抽油机井参数优化方法及应用效果评价

摘要：针对抽油机井机采系统效率偏低，油井单耗高等问题，分析了影响抽油机井系统效率的因素，提出了抽油机井参数优化设计方法。结合油井的实际生产状况，合理优化机、杆、泵等抽汲参数，优选出一套最适合油井的生产参数。该技术是一项实用、高效且具有广阔推广前景的节能降耗技术，达到了提高机采系统效率、节电降耗、降低生产成本的目的。

关键词：抽油机 优化设计 系统效率 效果评价

1 抽油机井参数优化方法

1.1 设计原理

抽油机井参数优化方法在理论上总体设计思路是：将有杆泵抽油系统输人功率合理地划分为有效功率、地面损失功率、井下粘滞损失功率、井下滑动损失功率、溶解气膨胀功率5个部分，确定各种功率与影响因素的函数关系式，建立油井在各种不同物性参数、井斜参数、设备参数、生产参数条件下所对应的输入功率的数学计算公式。通过油田生产动、静态参数，设计出包括电机、管径、管柱钢级、杆柱组合、冲程、冲次、泵径和泵挂等检、下泵技术参数，根据上述设计结果编制出现场施工方案。

1.2 设计方法

在产液量确定的前提下，以最低输人功率为设计原则，具体参数设计方法为：

（1）将各种管径、杆柱钢级、泵径与泵挂、冲程、冲次等一一组合，每一种组合对应着一种系统效率，即对应着一种能量消耗和管、杆、泵的投入与年度损耗。

（2）根据建模公式分别计算出每一种机采参数所对应的输人功率，得出每一种组合相对应的年度耗电费用。

（3）以年耗成本最低的机采参数（管径、管长、杆柱钢级、泵径、泵挂深度、杆柱组合、冲程、冲次）为最佳参数组合。

1.3主体功能

（1）进行能耗最低或成本最低机采系统设计；

（2）对机采系统的能耗、系统效率、成本现状进行评价分析；

（3）对原机采系统测试数据进行计算处理；

（4）对设计的新系统进行评估。

2 抽油机井参数优化现场应用

2.1 应用情况

2012年在石油开发中心胜凯管理区随检泵作业应用抽油机井参数优化方法15口井。平均有功功率下降1.19 kW ，平均系统效率提高10.27个百分点，达到37.39%。见表l。

2.2单井应用情况

以坨826-P1井为例，见表2。优化设计时分别计算敏感性程度，冲程和冲次对该井的系统效率影响较大，因此，结合该井的实际调整能力，对冲程和冲次进行了优化，冲程由2.5m调整为3.0m，冲次下调2次。措施后测试结果表明，有功功率降低1.37kW，提高系统效率18.98个百分点，功图测试表明，优化后上下冲程载荷变化平稳。

通过优化前后的数据对比，可以认识到应用这种系统优化的方法有4大优点：

（1）系统效率普遍提高；

（2）节能降耗，随着系统效率的提高，能耗下降；

（3）冲次大幅度降低，可延长泵杆的使用寿命；

（4）地面抽油机的磨损和修保工作量将大幅度下降，油井的检泵周期延长。

3 抽油机井参数优化效果评价

根据随机选取优化井的节能测试数据，结合优化前后消耗功率和系统效率曲线图的变化趋势进行技术分析。

3.1电机输入功率降低，能耗降低

在产液量不变的前提下，降低电机输人功率是提高系统效率、降低电能消耗的技术关键。通过对比优化前后单井吨液耗电变化曲线可知，优化后单井吨液耗电降低，由于个别生产井的生产水平略有波动，使得能耗也有上下波动，但整体能耗表现为下降趋势。

3.2产液量基本保持不变，系统效率提高

优化后生产井的产液量基本保持不变，且略有上升。通过系统效率的变化曲线可知，单井系统效率略有波动，但整体还是保持上升的趋势。

3.3抽油机井交变负荷降低，冲次降低

通过整体参数优化技术的实施，平均最大载荷由62.61 kN下降到55.40 kN，降低了7.21 kN；平均最小载荷由27.16 kN上升到29.32 kN，提高了2.16 kN；平均冲次由6.59 min-1下降到5.92 min-1，降低了0.67 min-1.交变载荷的降低，慢冲次抽汲，减缓了杆、管及泵的磨损和疲劳速度，能够使设备运行平稳，有利于延长油井的检泵周期。

由滨425-39井优化前后的示功图可知，最大载荷由62.18 kN下降到57.24 kN，降低了4.94 kN；最小载荷由20.81 kN上升到23.47 kN，提高了2.66 kN；冲次由6.59 min，下降到5.92 min-1，降低了0.67 min-1，由图1也可看出，振动载荷变化平稳。

3.4经济效益分析

应用机采井多参数优化方法前，平均单井日耗电为241.92 kW，优化后平均单井日耗电为21336kW，即平均单井日节电为28.56 M， 100口井年节电104.24×100 kW·h。电费以0.5142元/kW·h计算，年可节约电费53.61×104元。

投资回收期为应用此优化软件投人的总费用与所节电费的比值，即：投资回收期=投人费用（皮带轮，电机）/节电费用，皮带轮按700元钱，电机按6500元钱算，则投资回收期为1.3年。

4 结论及认识

（1）该项技术是以输入功率最低、机采成本最低为原则的机采参数设计方法，在保持液量基本不变的前提下，系统效率得到进一步提高，油井供采关系更加趋于合理，充分发挥了设备的潜能，取得了较好试验效果和经济效益。

（2）优化后抽油机井的冲次普遍降低，减小了交变载荷对杆管的冲击，电能损耗降低，提高了泵效，可有效延长抽油机整体工作寿命。

（3）该项技术通过在喇嘛甸油田地区试验推广，现场实践表明，系统效率提高了10.27个百分点，节电率达到11.81%，为今后水驱井的优化设计奠定了基础，具有较好应用空间和推广前景。

作者简介：宋强（1985.09-），男，采油高级工，长期从事采油基层管理工作。