数控式往复电潜柱塞泵在低产井上的节能应用

张大伟（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

常规游梁式抽油机是目前应用最广泛的机械采油设备，占油井举升设备的80%～90%。抽油机设备具有结构简单、易损件少、可靠性高等优点，但由于受其自身结构的限制，中间传动部件能量损耗高〔1〕。通过在油田低渗透加密井中应用数控式往复电潜柱塞泵，消除举升杆柱所需能耗，同时抽油泵采用间歇式工作方式，在产液量基本稳定的情况下，与常规六型抽油机相比节电率达46.02%，对比15年完成同样的工作量综合降投资24.12万元，降幅达29.87%，提高单井开采经济效益。

1 原理与结构

数控式往复电潜柱塞泵，是一种利用直线电动机作为电力拖动装置，直接驱动往复式电潜柱塞泵进行采油的新一代采油机械[2]。其系统由直线电动机、管式泵和地面控制柜三部分组成，具体结构见图1。

图1 数控式往复电潜柱塞泵结构示意图

直线电动机：直线电动机动子由磁堆、中心杆和永磁材料制成，定子为充油密闭式结构。

抽油泵：在传统柱塞抽油泵结构的基础上，将固定凡尔由泵的下端移至上端；在凡尔球上端加装了弹簧复位导向阀；在筛网下端安装了刮砂杯。

智能控制柜：给直线电动机提供工作电源。

2 在低产井中的应用

随着油田进入开发中后期，开采目的层为表外储层和表内薄差层的二次加密井、三次加密井和扩边井陆续投产，低产井的比例逐年增加，占总井数的40.66%。随着油田含水上升，杆、管偏磨呈上升趋势，偏磨原因检泵比例由2000年的12.71%上升到17.6%。

针对加密调整井抽油机举升设备单耗高、检泵周期短的现状，于2010年9月在试验1井中应用数控式往复电潜柱塞泵。该井于2000年8月28日投产，平均空气渗透率为78.8×10-3μm2，射开砂岩厚度7.67m，有效厚度1.13m。正常生产日产液10t，单耗9.74kWh/t，较油井综合单耗平均水平高出2.84kWh/t。自2006年8月份以来连续三次因杆、管偏磨原因作业，累计更换抽油杆、油管50根，加装抽油杆扶正器120个，检泵周期630d，较油井平均检泵周期短290d。2010年9月7日因杆管偏磨原因再次检泵作业，为降低单耗和延长检泵周期，在检泵作业同时将举升方式由抽油机更换为数控式往复电潜柱塞泵，下泵深度965m，安装后一直正常运行，免检期达800d，检泵周期仍有进一步延长趋势。措施前后分别进行了能耗测试，见表1，单耗下降5.12kWh/t，节能效果较好。

表1 试验1井举升方式变更前后生产数据对比

为进一步验证数控式往复电潜柱塞泵在低产液井中应用效果，又下井应用8台。统计9口井平均下泵深度960m，由原φ44mm泵改下φ57mm泵，冲程降低1.27m，冲速降低2min-1，平均理论排量降低14.1m3/d。在产液量基本稳定的情况下，平均泵效提高44.2个百分点，消耗功率下降1.85kW，单耗下降3.34kWh/t，日节电44.4kWh，节电率46.02%，见到较好的节能效果，见表2。最长免检期已达800d，因其余下井时间只有300多天，检泵周期有待进一步观察。

表2 数控式往复电潜柱塞泵节能效果对比

3 分析与评价

通过低产井举升设备由抽油机更换为数控式往复电潜柱塞泵的调整措施，实现了降低单耗和延长检泵周期的目的，取得了良好的经济效益和社会效益。

1）节能效益。措施后平均单井日节电44.4 kWh；油井采油时率按90%计算；则9口井年产生直接节电效益为13.1269×104kWh；电价按0.5946元/kWh计算，15年节电效益为117万元。若加大推广应用力度，效益将更显著。

2）多种举升方式效益评价。下泵深度平均以1000m计算，油井采油时率按90%计算，小排量螺杆泵检泵周期按500d、六型抽油机井检泵周期按700d、数控式往复电潜柱塞泵检泵周期按800d计算。数控式往复电潜柱塞泵与六型抽油机相比，降投资24.12万元，降幅达29.87%，见表3。

3）社会效益。应用数控式往复电潜柱塞泵可在线调整冲速，减轻工人的调参工作量。其数控智能控制柜自动控制程度高，更进一步方便了日常的维护与管理。

4）适应产能井举升工艺节能降耗需求。通过对比低产井举升设备能耗和投资情况，在不增加投资情况下，数控式往复电潜柱塞泵节能效果最好，见表4。近几年新增产能井多数为三次加密井、扩边井，单井产液量低（小于15t/d），这部分井平均每年投产200口左右。从控制投资降成本、提升油田开发的总体经济效益角度考虑，在低产液产能井举升方式选择上可优选数控式往复电潜柱塞泵。

表3 低产液油井举升设备效益对比

表4 低产液油井举升设备能耗及投资情况统计

5）在用设备节能降耗更换调整余地大。统计某厂抽油机井全年耗电占机采井总耗电量的88.94%，是机采系统主要能耗设备，也是节能降耗的重点。其中单井产液量低（小于15t/d），机型偏大（8型、10型），使用年限长，单耗高的井仍有117口，在检泵同时可采取更换数控式往复电潜柱塞泵的措施达到节能降耗的目的。

4 认识

1）数控式往复电潜柱塞泵实现无杆柱举升，消除举升杆柱所需能耗，采用间歇式工作方式，泵腔充满程度好，泵效高，具有很好的节能效果。在产液量基本稳定的情况下，与常规六型抽油机相比节电率达46.02%。

2）数控式往复电潜柱塞泵在低产液（小于15 t/d）井中具有很好的现场适应性，能很好地满足举升工艺节能降耗的需要，是一种具有良好应用前景的节能型举升装置。

[1]李富有.现代采油技术实用手册[M].北京：石油工业出版社,2007：141-142.

[2]魏秦文,刘健,侯勇俊,等.直线电动机在采油设备中的应用[J].石油矿场机械,2007,36(8)：54-57.