何　強(qiáng), 賈　婷， 孟　展

(延長油田股份有限公司 永寧采油廠，陜西 志丹 717500)

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優(yōu)化參數(shù)提高抽油機(jī)采油效率研究
——以雙河區(qū)塊為例

何強(qiáng), 賈婷， 孟展

(延長油田股份有限公司 永寧采油廠，陜西 志丹 717500)

摘要：隨著油田開發(fā)的逐步深入，提高抽油機(jī)機(jī)采效率的重要性愈發(fā)的體現(xiàn)出來.永寧油田油井?dāng)?shù)量多、產(chǎn)量低、泵效低、能耗大，提高機(jī)采效率十分迫切.通過分析影響機(jī)采效率的眾多因素，設(shè)置合理的參數(shù)，能夠有效提高抽油機(jī)的機(jī)采效率，在永寧油田通過實(shí)踐驗(yàn)證了這一點(diǎn)，這對于油田開發(fā)工作具有重要意義.

關(guān)鍵詞：機(jī)采效率;泵效;間隙抽油

隨著油田開發(fā)的逐步深入，抽油機(jī)的重要性逐漸體現(xiàn)出來，我們認(rèn)為抽油機(jī)不僅要對其地面設(shè)備進(jìn)行周期保養(yǎng)，更重要地是對機(jī)采效率的關(guān)注.在影響機(jī)采效率的眾多因素中，泵效是影響最大的一個(gè)因素.下面將以機(jī)采工作中收集到的數(shù)據(jù)為依據(jù)，對采油廠泵效現(xiàn)狀進(jìn)行分析，介紹如何設(shè)置合理的工作參數(shù)，最后結(jié)合間歇抽油工作中收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并介紹如何設(shè)置合理的油井間歇抽油周期.

1泵效現(xiàn)狀以及影響因素

1.1泵效現(xiàn)狀

為了獲得第一手資料，組織了機(jī)采效率調(diào)研團(tuán)隊(duì)深入采油廠各個(gè)生產(chǎn)單位進(jìn)行調(diào)研.在調(diào)研過程中收集到5 525口油井的泵效參數(shù).經(jīng)過核實(shí)并認(rèn)真分析計(jì)算得出全油田平均泵效為12.5%，而這5 525口油井中泵效低于10%的油井占總數(shù)的70%.這說明了大部分油井都處在低泵效、高能耗狀態(tài)，制定合理采油參數(shù)，提高抽油機(jī)泵效，節(jié)能降耗十分必要.

1.2低泵效的原因

分析泵效，我們首先來看一下泵效的計(jì)算方法：

公式中：井口產(chǎn)液單位為m3，工作時(shí)間單位為min，沖程單位為mm，沖次單位為次/min,泵徑單位為mm.

全廠泵徑44 mm、38 mm、36 mm、32 mm的抽油泵使用率分別為63%、36%、3%、1%，目前主要使用的是44 mm泵，其次是38 mm泵，所使用的泵徑較大.現(xiàn)在將“沖程×沖次”作為一個(gè)研究參數(shù)，定義為“采油系數(shù)”.在泵徑與油井產(chǎn)量一定的情況下，泵效與采油系數(shù)成雙曲線的關(guān)系，其特點(diǎn)是：①泵效隨著采油系數(shù)的降低而提高；②采油系數(shù)值越小，泵效隨之降低的變化率越快.

圖1　永寧采油廠采油系數(shù)分布

計(jì)算5 525口井的采油系數(shù)，其分布如圖1所示.采油系數(shù)主要分布在5~15之間，跨度比較大，數(shù)值高.參考國內(nèi)先進(jìn)油田生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，采油系數(shù)通常設(shè)置為5[1-2].通過以上分析，可以看出泵效低的原因是：泵徑大、采油系數(shù)大，導(dǎo)致設(shè)備的理論排量大，加上單井日均產(chǎn)液低(1.56方，第一季度測產(chǎn)數(shù)據(jù))，這樣就造成“分子小，分母大”，從而導(dǎo)致泵效較低.

2低沖次采油

2.1低沖次采油的可行性

為了驗(yàn)證低沖次采油的可行性，2014年5月13日—7月3日在雙河區(qū)塊進(jìn)行了“低沖次采油”的試驗(yàn)，將沖次由5.3 min-1降低至3 min-1后，有如下效果：(1)沖次降低后，日產(chǎn)液量提高了0.38 m3/d，泵效提高了16.9%；(2)沖次降低后，電機(jī)溫度降低了31.7 ℃，平均日耗電量降低了33.4度；沖次降低后，抽油泵的工作更平穩(wěn)，桿柱磨損降低，相應(yīng)的延長了免修期.

由以上試驗(yàn)可知，低沖次采油是可行的.

2.2最低沖次的確定

目前現(xiàn)有的降低沖次的技術(shù)有電機(jī)減速裝置、變頻配電柜、更換小直徑皮帶輪，其中最簡單易行的是更換最小尺寸的皮帶輪.

(1)機(jī)械原理方面計(jì)算最小的皮帶輪直徑

選擇條件：A.包角≧120°；B.抽油機(jī)電機(jī)軌道長度可以滿足中心距的調(diào)整.

包角：皮帶傳動(dòng)的兩輪，輪與皮帶接觸的圓弧所對的圓心角稱為包角，包角小于120°時(shí)會(huì)因摩擦力不夠而打滑.包角計(jì)算公式：

根據(jù)上式可知最小皮帶輪計(jì)算公式為：

最小的皮帶輪直徑=大皮帶輪直徑-1.047×兩輪最大距離

兩輪最大距離：電機(jī)移動(dòng)到軌道最外側(cè)時(shí)的兩輪距離.

(2)由皮帶輪直徑計(jì)算沖次

減速箱的三軸兩級減速實(shí)現(xiàn)了將電機(jī)轉(zhuǎn)速降低為驢頭沖次,每種減速箱對應(yīng)一個(gè)傳動(dòng)系數(shù)(根據(jù)減速比的計(jì)算公式可以得出)，由計(jì)算得的傳動(dòng)系數(shù)，將最小皮帶輪直徑帶入下式得到最小沖次：

上式中6極電機(jī)的轉(zhuǎn)速為960 min-1，4極電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1 440 min-1.

根據(jù)以上公式，可以計(jì)算任意抽油機(jī)的傳動(dòng)系數(shù)，由計(jì)算得的傳動(dòng)系數(shù)可以推算更換皮帶輪后抽油機(jī)的沖次.[3-4]

3合理沖程的確定

“長沖程、慢沖次”是國內(nèi)先進(jìn)油田以8極慢速電機(jī)(750 min-1)為依托的采油辦法，其優(yōu)點(diǎn)是：在保證產(chǎn)量和泵效的前提下，延緩設(shè)備磨損、降低檢泵周期，起到節(jié)能降耗的作用.因我們使用的電機(jī)多為6極(960 min-1)、4極(1 440 min-1)電機(jī)，轉(zhuǎn)速相對較快，所以長沖程不利于提高泵效，合理的沖程應(yīng)在通過泵徑、沖次充分降低理論泵效的前提下，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整.

4間歇抽油

4.1間歇抽油的必要性和可行性

通過降低泵徑、沖程、沖次的辦法可以有效的提高泵效，但是對于產(chǎn)液量非常低的井，僅調(diào)整采油參數(shù)對泵效的提高效果有限.所以，需要在不誤產(chǎn)的前提下降低抽油時(shí)間，從而使泵效大幅度提高，同時(shí)在節(jié)能方面也起到“立桿見影”的效果.

間歇抽油的理論依據(jù)是井筒續(xù)流效應(yīng)，即油井剛關(guān)井時(shí)，井筒內(nèi)液柱在射孔段附近產(chǎn)生的壓力低于地層壓力，在壓差的作用下，地層仍會(huì)持續(xù)供液，液柱高度隨之上升；當(dāng)壓力平衡時(shí)，地層停止供液，液面也隨之穩(wěn)定.當(dāng)液面穩(wěn)定的時(shí)候開始抽油，液面迅速下降，此時(shí)泵效相比之前將會(huì)大很多，達(dá)到“零存整取”的效果.[5]

4.2合理間抽周期的確定

在制定油井間歇周期的過程中，有選井、動(dòng)液面監(jiān)測、試抽、效果評價(jià)4個(gè)步驟，其中最主要的一項(xiàng)工作是典型井動(dòng)液面連續(xù)檢測，將動(dòng)液面隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)繪制成曲線，將液面恢復(fù)速度下降的點(diǎn)設(shè)置為啟抽時(shí)間.

雙2611-2井日產(chǎn)液量0.2方，停機(jī)后前61 h動(dòng)液面快速上升，第62 h恢復(fù)速度下降，第72 h液面恢復(fù)穩(wěn)定.開抽7 h后動(dòng)液面迅速下降到初始位置，期間產(chǎn)液1.2方.停機(jī)的72 h，液面恢復(fù)99.2 m，平均恢復(fù)速度為1.38 m/h(見圖2).

圖2　雙2611-2井間隙抽油頁面變化

周26-1井日產(chǎn)液量0.8方，停機(jī)后30 h動(dòng)液面快速上升，第31 h液面恢復(fù)速度下降，第72 h液面穩(wěn)定.開抽后4小時(shí)液面降至初始位置，繼續(xù)抽油12 h，井口產(chǎn)液2.2方.停機(jī)47 h，液面恢復(fù)95.35 m，平均恢復(fù)速度2.03 m/h(見圖3).

圖3　周26-1井間隙抽油頁面變化

通過以上兩口井動(dòng)液面監(jiān)測的過程可以看出：(1)兩口井在停機(jī)前沉沒度均比較低，分別為9.95 m、9.55 m；(2)周26-1井液面穩(wěn)定后距射孔段184.2 m，雙2611-2井為149.3 m；說明周26-1井有較高的地層壓力；(3)周26-1井液面恢復(fù)速度為2.03 m/h，雙2611-2井為1.38 m/h,說明周26-1井有較高的供液能力.

通過4個(gè)區(qū)域8口典型井的監(jiān)測，以及液面恢復(fù)規(guī)律分析，確定出66口間歇抽油井的間歇周期.

4.3間歇抽油工作中得到的認(rèn)識(shí)

(1)驗(yàn)證了井筒續(xù)流效應(yīng)

通過連續(xù)測試發(fā)現(xiàn)在壓力平衡前，油層排液是一個(gè)連續(xù)的過程，油層排量隨著井筒液柱增長而降低.

(2)開抽不能立即上液的原因

①流體在垂直管流的過程中，隨著壓力不斷的下降原油脫氣逐漸嚴(yán)重，形成段塞流，油管內(nèi)容積部分被氣體占據(jù)，開抽后先要排出氣體所占體積.

②由于管柱緩慢漏失，停機(jī)期間管柱上部未充滿.

(3)氣體運(yùn)動(dòng)對動(dòng)液面測試的影響

回聲儀可以測得環(huán)空中油氣界面的位置，氣體向上運(yùn)動(dòng)的過程中攜帶油滴從而產(chǎn)生氣泡段，反射界面不是油氣界面使測試結(jié)果產(chǎn)生偏差，所以在監(jiān)測動(dòng)液面的過程中要保持套管閥門常關(guān).

(4)計(jì)算動(dòng)液面深度時(shí)環(huán)空音速的經(jīng)驗(yàn)范圍

開采延8、延10井的油井環(huán)空音速為280 m/s左右，開采長6層的油井環(huán)空音速根據(jù)井筒氣壓不同在325~356 m/s范圍內(nèi).

5結(jié)語

(1)油井理論排量大、井口產(chǎn)液低造成泵效低的現(xiàn)狀.

(2)合理的皮帶輪直徑應(yīng)滿足包角大于或接近120°.

(3)合理的沖程應(yīng)在降泵徑、沖次充分發(fā)揮作用的前提下，對其進(jìn)行調(diào)整來降低理論排量.

(4)通過對油井進(jìn)行連續(xù)動(dòng)液面監(jiān)測，得到動(dòng)液面恢復(fù)曲線，在曲線上找出恢復(fù)速度下降的點(diǎn)，其所對應(yīng)的時(shí)間為合理的停機(jī)時(shí)間.

[參考文獻(xiàn)]

[1]張琪，采油工程原理與設(shè)計(jì)[M].青島：中國石油大學(xué)出版社，2000.

[2]朱益飛.機(jī)采系統(tǒng)效率測試分析與對策[J].節(jié)能與環(huán)保,2003(12)：33-35.

[3]熊友明.低壓油井間隙抽油設(shè)計(jì)研究[J].西南石油學(xué)報(bào)，1995,17(3)：92-96.

[4]楊海濱,鄭海金,張琪.機(jī)采系統(tǒng)效率計(jì)算方法研究與認(rèn)識(shí)[J].鉆采工藝,2005(2)：64-67.

[5]易明華,楊懷成,錢衛(wèi)明,等.蘇北工區(qū)機(jī)采效率優(yōu)化及應(yīng)用效果分析[J].西部探礦工程,2013(5)：65-68，72.

[責(zé)任編輯仲圓]

Research on Improving Efficiency of Oil Productionby Optimizing Parameters of Pumping——Taking Shuanghe Oil field As An Example

HE Qiang, JIA Ting, MENG Zhan

( Yongning Oil Production Plant, Yanchang Petroleum Limited Corporation, Zhidan 717500, China )

Abstract：With the development of the oil field, the importance of improving the efficiency of pumping unit is becoming more and more important. It is very urgent to improve the efficiency of oil production for the sake of large quantities of oil wells, low yield, low efficiency of pumping and high energy consumption in Yongning oil field. The efficiency of oil production could be effectively improved by analyzing the factors affecting the mechanical efficiency and setting reasonable parameters of pumping, which had been proved in Yongning oil field and had an important significance for the development of the oil field.

Key words：mechanical efficiency; efficiency of pumping; gap pumping

中圖分類號(hào)：TE 353

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

作者簡介：何強(qiáng)(1987—),男,四川南充人，延長油田股份有限公司永寧采油廠助理工程師，主要從事油田開發(fā)研究.

收稿日期：2015-03-25

文章編號(hào)：1008-5564(2016)01-0084-04