低渗透油田抽油机节能技术研究与应用

摘 要：一直以来，低渗透油问题极大困扰着油田企业的生产进度，也大大的影响了油田企业生产效益。因此，有关企业与工作人员为了更好地提高油田生产进度，保障企业效益，对低渗透油田抽油机进行了一系列改进，本文就其节能技术改进做了简单阐述。

关键词：低碳渗透油田；节能技术；选型；油田企业

近年来，越来越多的油田出现了严重的三低问题，即低丰度、低渗透、低产出问题，这些问题一旦产生，按照原来常规方法进行开采，经常出现载荷利用率低，系统效率低，电机功率利用率低等问题，进而影响开采进度与企业经济效益。基于此，本文通过对低渗透油田抽油机的选型进行分析，提出了其节能技术创新策略。

1 低渗透油田抽油机选型

国内学者针对低渗透油田抽油机能耗高，而且系统效率低的问题也进行了多年的探索与研究，取得了一定的认识，在生产过程中，围绕实现目标产量，以降低能耗为目标，采油损失功率最低或成本最低原则直接计算工艺参数，可科学合理地确定采油参数，提高机采系统效率，使油井免修期延长。而各种参数的调整有多种组合，在保证单井产量的前提下低能耗低投入的经济组合确定上还需要进一步研究，以实现低渗透抽油机的经济运行。

对于抽油机而言，它的主要性能参数主要有悬点的最大载荷、减速箱的额定扭矩、电机的功率、电机的冲程、冲次、以及各连接部位的尺寸、外形的尺寸等等。抽油机在油田生产时，我们应该根据现场应用的经验搭配计算，不同型号的抽油机都有和它相匹配的减速箱和额定扭矩和电机功率。如果油田的产液量比较小，减速箱的扭矩配置就应该相对较小一般来说，抽油机选型中额定扭矩和电机功率这2个参数一般都是满足的。所以，低渗透油田抽油机选型主要应该考虑抽油机的额定悬点和抽油机的最大载荷。

我们知道，产液量Q与理论的产液量Qt的比值叫采油泵的效率，用ηvep表示，采油泵效率的影响因素主要有4个。所以泵效的另一表达式为ηvep=ηl・ηB・ηλ・β，ηl为泵的漏失系数，会因为泵的制造装配的质量、含砂或者腐蚀性液体、泵内结蜡和沉砂等变化而发生变化，ηl理论上应该在百分之九十以上；ηB为油液的收缩系数，受油液物性和开采工艺影响，它的值应该在百分之八十七以上；ηλ为泵柱塞的冲程损失系数，与油井参数、工作冲程等原因有关，对于准确确定油井参数，抽油杆柱和油管柱弹性伸缩造成的冲程损失是一定值，工作冲程越大ηλ越大。β为泵的充满系数。会受到储层等原因影响。

2 低渗透油田抽油机节能技术分析

低B透油田抽油机在运行当中经常会产生各种各样问题，严重影响着企业经济效益，具体分析，其主要保险在电机利用率低、荷载利用率低及系统效率低三个方面。这些问题的产生主要包含了以下两个方面。一方面：由于渗透油田产液规律发生变化，油井产液量低，并且随开发时间的延长，产液量一般不增加或下降；二是抽油机和拖动装置运动方式发生了变化，目前应用的节能抽油机，其运行特性和游梁抽油机有所不同，其峰值扭矩降低，如双驴头、下偏杠铃抽油机等；拖动装置克服启动扭矩的性能提高了，如高滑差、高启动扭矩、永磁、双功率电机等。为此，必须对低渗透油田抽油机选型技术进行深入的研究，以满足油田经济有效开发的需要，具体我们可以从以下几个方面入手：

2.1 分析预测已经投产的低渗透油田产液量变化规律

首先，油井的产液量是采液指数与生产压差的乘积。但是在长期工作中，因为低渗透油田所承受的地层压力较低，这一压力的恢复难度较大，面对这种情况，要想提高油田开采进度和效益，我们必须要做好低渗透油田的产液量变化分析工作。低渗透油田产液量变化主要受采液指数影响，通过采液指数变化规律的分析即可得出产液量变化规律，并且，当采液指数最大值时，产液量相应取得极大值。无因次采液指数为某一含水下的采液指数与含水为零时的采液指数（即采油指数）之比，是评价不同含水条件下油井采液能力的指标。它只与储层类型和油藏流体性质有关，不同储层无因次采液指数随含水的变化规律不同。其次，从低渗透油井IPR曲线及现场实际情况看，流压低于某个值（最小流压）后，产量随生产压差增大而下降。说明不能用加深泵挂和放大生产压差的方式来提高产量。产生这种现象的原因有3个因素：一是当井底流压降到一定程度后，在近井地带的油层中形成气化液体渗流，使油相渗透率大幅下降。二是当井底流压降低后，储层岩石发生弹性或塑性。三是当井底流压降低后，溶解气的稀释效应降低，原油黏度增加。

2.2 初期载荷、扭矩利用率研究

按API标准要求结构件安全系数为3.3，轴件安全系数为5.0，以便满足抽油机在特殊情况下（活塞卡、轴力与力偶等影响）也不致发生事故。因此，根据选择游梁式抽油机的原则，同时考虑到抽油机长期可靠工作，低渗透油田抽油机初期最大载荷利用率95%，扭矩利用率90%。

2.3 载荷计算

抽油机在正常工作时，悬点所承受的载荷根据其性质可分为静载荷、动载荷以及其他载荷。静载荷通常是指抽油杆柱和液柱所受的重力以及液柱对抽油杆柱的浮力所产生的悬点载荷；动载荷是指由于抽油杆柱运动时的振动、惯性以及摩擦所产生的悬点载荷；其他载荷主要有沉没压力以及井口回压在悬点上形成的载荷。沉没压力的影响只发生在上冲程，它将减小悬点载荷[4]。液流在地面管线中的流动阻力所造成的井口回压，将对悬点产生附加载荷，其性质与油管内液体的作用载荷相同，即上冲程中增加悬点载荷，下冲程中减小悬点载荷。因二者可以部分抵消，一般计算中常可忽略。因此，悬点最大载荷是由抽油杆载荷、液柱载荷、振动载荷和惯性载荷组成。

2.4 扭矩计算

为了使悬点以一定的载荷和一定的抽汲方式（冲程、冲次）工作，减速器曲柄轴就需要给出一定的扭矩，因此，减速器曲柄轴额定扭矩是游梁式抽油机的基本参数之一。理论分析和实际使用表明：减速器曲柄轴净扭矩大小和悬点载荷，各杆件几何尺寸及抽油机的平衡程度有密切的关系。

2.5 计算电机功率

对于驱动恒定负载的电动机，将装置的输出功率除以装置的传动效率，就是所需的电动机的额定功率。抽油机的情况则要复杂的多，其输出功率（或扭矩）是周期性变化的，但电机的有效功率（输出功率）是作用在光杆上的功率，即通过光杆来提升液体和克服井下损耗所需要的功率。

结束语

总之，低渗透油田开发过程中，产液量不增加或增加幅度较小；通过提液或放大生产压差来提高产量的可行性较小；抽油机井初期负载是最大负载。低渗透油田计算光杆功率时摩擦功率不能忽略。

参考文献

[1]李道品，罗迪强.对低渗透油田的特殊规律和改善开发效果的初步认识.低渗透油田开发技术[M].北京：石油工业出版社，1994.45～48.

[2]王鸿勋，张琪等.采油工艺原理[M].北京：石油工业出版社，1989.211～213.

[3]邬亦炯，刘卓钧，赵贵祥等.抽油机[M].北京：石油工业出版社.1994.68～70.

[4]万仁溥.采油工程手册[M].北京：石油工业出版社，2000.102～105.