抽油机井系统效率分析与研究

[摘 要]从抽油机、电机、控制柜、抽汲参数，地面管理，技术措施等方面着手，分析了抽油机井系统效率影响因素，并提出了应用综合治理调整的方法，优化参数，改善系统运行，提高抽油机井系统效率的方法。

[关键词]抽油机井 系统效率 效果分析

中图分类号：TE355.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0038-01

前言

应用有杆抽油系统的目的是将地面的电能传递给井下液体，从而举升井下液体。整个系统工作时，就是一个能量不断传递和转化的过程。在能量的每一次传递时都将损失一定的能量。从地面供入系统的能量扣除系统的各种损失后，就是系统所给液体的有效能量。这一将液体举升至地面的有效作功能量与系统输入能量之比即为抽油机系统效率。

井下系统的影响因素比较复杂，除设备、工具的技术水平和运行工况外，更重要的是油井采油工艺的设计水平。近年来，已有一些关于井下工艺设计的软件在现场应用，但由于对油藏开发动态影响因素考虑不够，杆管组合及抽油泵生产参数的设计模型中，缺乏各参数变量之问相关性的研究分析，导致设计结果误差大，效果不明显，因此在现场没能广泛应用，江苏瑞达公司研制的机采参数优化设计软件有效地解决了上述问题。此外还研究实施了杆管偏磨技术、井筒降粘技术和适应于稠油开发的特种泵技术。

一、机采参数优化设计软件

瑞达公司设计的软件提出了以能耗最低或机采成本最低为原则的机采参数设计新方法.与传统设计方法相比，增加了油层温度、析蜡温度、饱和压力、原油密度、各段斜井深、各段斜井度和位移、各段垂直井深等参数，考虑下部顶托力对抽油杆柱受力分析模型进行修正，各参数变量之间采用数值模拟的方法进行分析，以多目标函数优化的方法，对油井参数行优化设计。

1、各种管径、各种杆柱钢级、各种泵径与各种泵挂、各种冲次、各种冲程―一组合，每一种组合对应着一种机采系统效率，即对应着一种能量消耗和一种管、杆、泵的投入与年度损耗。

2、分别计算出每一种机采参数组合所对应的输入功率，计算出每一种组合相应的年度耗电费用，根据各种管柱、各种杆柱、各种泵的价格，计算出每一种组合相应的年度机械损耗值。合计出每一组机采参数所对应的机采年耗成本。

3、以输入功率最低者或年耗成本最低者为所选择的机采参数，包括管径、

管长、杆柱钢级、泵径、泵挂深度、杆柱组合、冲程、冲次等。

二、杆管防偏磨技术

油田开发进入中高含水期开发后，抽油井的井况发生了较大的变化，致使抽油生产中的偏磨问题越来越突出。动液面的下降，抽油负荷的增大，抽油杆柱、管柱的受力状况发生了较大的变化，下部抽油杆柱、管柱失稳弯曲造成偏磨；含水的升高，状况恶化，抽汲介质的腐蚀，原油含砂的增多，进一步加剧了抽油井的偏磨。偏磨不仅缩短检泵周期，增加成本，同时增加能耗，降低效率.从调查资料来看，偏磨井的含水较高，矿化度较高，偏磨位置主要集中在抽油杆柱的下部、中下部，同时出砂、油稠、腐蚀加重偏磨.

1.偏磨力学分析

在正常生产和进行各种特殊作业时，抽油杆和油管、油管和油层套管之间形成摩擦，这就是通常说的偏磨.管杆偏磨按其方式可分为二种：一种是抽油杆接箍及其本体与油管内磨，另一种是油管接箍及其本体与套管内磨。在直井中只有抽抽杆在下冲程时可能会产生弯曲变形，抽油杆下部的轴向压力将导致抽抽杆失稳弯曲.抽油杆下行程时的悬点载荷为正值，这意味抽油杆在悬点位置受拉，即产生一个向下的拉力.另外，抽油杆柱向下加速运行时的杆柱浮力、摩擦力均向上，加上下行程时抽油泵游动阀的流体阻力及柱塞副的摩擦力联合作用形成泵端阻力，这个泵端阻力的方向是向上的。阻力随着活塞直径、抽油杆在油管内的各种摩擦阻力、抽油泵冲次以及液体运动粘度的增加而增大，也随活塞与泵衬套间隙减小而增大.在两个方向的力的平衡点上形成中性点，因此，下行程中这些力的联合作用使在中性点以下的抽油杆受压而弯曲，并且在油油杆下部受有最大轴向压力，这个轴向压力使抽油杆失稳而弯曲并导致抽油杆紧贴在油管内壁上，通过运行产生偏磨.

2.杆管防偏磨、减磨方法

I提高斜井、定向井抗磨寿命

在斜井、定向井的造斜和弯曲部位使用抗磨副，具有扶正杆、管，杆管不接触，表面高强度、高光洁度的抗磨配合副，不但有很强的杭磨性能，而且表面粗糙度很低，摩擦力大幅降低，实现高抗磨寿命。

I I自动防偏磨抽油杆加倒拉锚治理技术

自动防偏磨抽油杆是一种用于直井、斜井井下防偏磨的采油工具，其工作原理是加装在杆柱上一定部位，可以根据井下油管变形程度以及油管内表面的摩擦力的大小自行选择扶正摩擦的位置，扶正体相对固定于管柱内某个位置，不与油管产生相对摩擦，起到延长扶正体的使用寿命和扶正杆作的作用。XS-115洗井油层保护器，对于结蜡、油稠等需定期热洗井，不但管柱可以实现预张力锚定，还解决了很多井的热洗问题，且大大缩短了洗井后的排水时间.

综合利用以上两种工艺技术对偏磨较严重的井进行治理，采用管柱锚定技术可以减轻和预防管柱弹性伸缩弯曲造成的管杆偏磨损伤，自动防偏磨装置可实现油管、抽油杆隔离不接触，降低抽油杆柱下行阻力，最终达到满意的防偏磨效果.

Ⅲ旋转井口加旋转悬绳器治理技术

旋转井口和旋转悬绳器是一种用于直井、斜井井下防偏磨的采油工具，其工作原理是旋转油管和抽油杆，使得油井偏磨由对油管、抽油杆的一侧偏磨站变为对油管、抽油杆的均匀偏磨，这种技术不能减少油井偏磨程度，但能延长油管、杆的使用寿命，从而达到延长油井免修期的目的。这种技术通常与其它防偏磨技术结合应用。

Ⅳ应用加重杆、加重锤，改变抽油杆受力中和点

采用抽油杆加重方式防偏磨主要针对直井中抽油杆失稳造成的管杆偏磨。抽油杆受力的中和点如果在抽油杆上任意点处，就会造成抽油杆失稳弯曲，产生偏磨，将抽油杆受力的中和点移至活塞上，则可解决抽油杆失稳问题。2004年我们引进了大庆的三力测试工艺，对抽油杆的有关数据进行了量化，计算出抽油杆受力的中和点位置，采用加重杆、加重锤、活塞加重等方式改变中和点位置，取得较好的防偏磨效果。

3.井筒降粘技术

井筒降凝、降粘技术是稠油和高凝油开采技术的一个重要组成部分，通过这种措施可以提高稠油在井筒的流动能力，降低抽油机驴头悬点负荷，提高油井产量和油井系统效率，达到节能增效的目的。井筒降粘配套工艺主要分为井筒加热和井筒化学降粘。

结论

油田系统效率的提高是一个系统性的工作，需要从地面、井筒、地下三个方面做工作，才能见到效果。虽然我们在日常的工作中做了大量的工作，也取得的大量的成绩，但是还存在一些不足之处，例如对井下系统效率的影响因素还存在一些认识上的模糊，下一步有必要对井下系统效率的影响因素进行研究。

参考文献

[1] 中华人民共和国石油天然气行业标准，SY/T5793-93：机械采油系统效率计算方法（石油工业出版社），1994.