抽油机机型优化匹配互调工艺设计

宁　倩（大庆油田勘探开发研究院）



抽油机机型优化匹配互调工艺设计

宁倩（大庆油田勘探开发研究院）

针对喇嘛甸油田部分抽油机井机型不匹配，机采系统抽汲参数匹配难度大，检泵率升高，载荷利用率低，能耗高的问题，开展了抽油机井机型优化匹配互调工艺设计现场试验，它包括机型动态调整设计，以整机及基础互换的形式对调，结合检泵优化抽油机机型、泵型及生产参数。以喇4-3036与喇8-F311井为例，通过现场试验后，平均单井系统效率提高24.08%，平均百米吨液耗电下降1.545 kWh，从而达到提高抽油机井产能，延长检泵周期，降低产液单耗的目的。

抽油机井优化匹配工艺设计

喇嘛甸油田经过40多年的开发，目前已进入开发后期。油田油井具有高含水、聚合物黏度大、开采层系不断调整等特点，产能结构发生了根本性的变化。不仅导致部分抽油机井机型不匹配，机采系统抽汲参数匹配难度大，检泵率升高，载荷利用率低（57.28%），能耗高（吨液耗电平均为4.08 kWh）的问题，而且采用常规建设模式，投资高、效益差。

1　试验的目的和技术特点

1.1现场存在的问题分析

1）常规机型设计按照老区油井选型方法，常规采油工程方案设计一般根据地质预产进行机型、泵型、电动机配置的设计预案，而不是根据试油测井参数进行设计。在选择机型时重点考虑生产后期产液量会增大，动态调整载荷会随之增加，导致抽油机载荷利用率也随之增加，因此选取参数时尽量用大参数来选择机型。

2）机型匹配不合理，存在高能耗。从运行的角度出发，抽油机井的运行合理载荷、扭矩利用率在40%～80%之间［1］。统计全厂2025口抽油机井，其中953口井载荷、扭矩不在该区域，占统计井数的47.06%。

统计喇嘛甸油田主要运行机型能耗情况，详见表1。当抽油机井机型载荷与扭矩在合理范围内时，系统效率最高，百米吨液耗电最低。

表1　抽油机机型能耗对比

3）参数调整受限。由于抽油机配置偏大或者偏小，造成设备参数调整受到限制，14型抽油机在用情况见表2。

表2　14型抽油机在用情况

统计全厂183口14型抽油机，平均产液小于100 t/d的井有109口，其中有17口井泵型为57；最小冲速已调至2.5 min-1，平均日产液仅为31 t。如果将冲速调整到4 min-1以下，需要更新或改造电动机及控制设备，投入费用较高，详见表3。

表3　10-3-53型抽油机在用情况

统计全厂442口10-2-53型抽油机，平均产液大于110 t/d井有58口，其中25口井泵型已调整为83、95，冲速6.5 min-1；而冲速大于7.5 min-1的有35口井，问题比较严重。

4）高冲速导致检泵率升高。由于机型限制，部分井存在冲速较高，从而导致杆管偏磨、泵况易变差等检泵问题，且高冲速井能耗高，详见表4。

表4　交变载荷随冲速变化情况

随参数增大偏磨断脱检泵率升高，其中冲速高于8 min-1抽油机井检泵率高达37.3%。

5）载荷扭矩利用率低，且部分机型存在安全隐患。

统计全厂2200口抽油机井载荷使用情况，平均载荷利用率仅为53.58%，其中262口载荷偏大的抽油机井存在生产安全隐患，详见表5。

通过分析抽油机在用情况，目前现场由于地质动态调整、加密井不断增多导致抽油机井机型不匹配的问题比较突出。通过开展抽油机井机型优化匹配互调工艺设计现场试验，可以很好地解决现场参数调整受限、检泵问题严重的问题，又可以使抽油机井的载荷、扭矩在一个合理的工作区间，达到机型、泵型、生产参数的最佳组合，最终达到抽油机井能耗最低、系统效率最高的目的［2］。

表5　抽油机机型负载情况统计

1.2技术特色

针对现场抽油机井机型不匹配的问题进行机型动态调整设计，根据实际情况，采取不增加成本投入，整机及基础互换的形式进行对调；针对地质产量、生产参数等情况，结合检泵，进行整体参数优化，优化泵型及生产参数，从而达到机型、泵型、生产参数的最佳组合。

表6　喇4-3036井生产参数

表7　喇4-3036 井井下参数

2　措施前油井生产基础资料及存在问题

2.1喇4-3036井概况

喇4-3036井基本生产参数、井下参数、检泵情况如表6、表7、表8所示。

该井存在的问题：

1）机型偏小，参数优化受限。该井日产量比较高，动液面在井口，生产参数已经达到满参，且存在一定的上产空间。

2）该井能耗较高，百米吨液耗电达3.39 kW。

3）由于长期高冲速、满负荷运行，导致检泵周期短，平均检泵周期仅为1年。

2.2喇8-F311井概况

喇8-F311井基本生产参数、井下参数、检泵情况如表9、表10所示。

该井2007年投产以来，运行平稳，平均2.5年检泵1次。

该井存在的问题：

1）机型偏大，参数优化受限。该井日产量比较低，动液面深，生产参数已经调至最低。

2）该井能耗较高，百米吨液耗电达1.36 kWh。

表8　喇4-3036检泵情况

表9　喇8-F311井生产参数

表10　喇8-F311井井下参数

表11　喇4-3036井优化设计方案

表12　8-F311井优化设计方案

3　设计方案论证

1）针对喇4-3036井情况，制定几种优化设计方案，详见表11（泵效60%、沉没度400 m计算），优选方案3。

2）针对喇8-F311井情况，制定几种优化设计方案，详见表12（泵效60%、沉没度300 m计算），优选方案2。

表13　机型互换前后参数对比

图1　喇4-3036井示功图前后对比

图2　喇8-F311井示功图前后对比

3）抽油机机型优化匹配互调工艺设计。喇4-3066井与喇8-F311井结合检泵，分别进行整体参数优化设计，优化泵型及生产参数，分别优选方案3和方案2。再实行整机及基础互换的形式优化匹配机型，从而达到地下地面立体优化设计。

4　施工执行情况及测试监测结果分析

4.1现场实施情况

2014年7月10日结合检泵对喇8-F311井进行换小泵，9月17日结合检泵对喇4-3066井进行换大泵调整。2014年9月20日对2口井实施整机及基础匹配互换，再对2口井进行冲程、冲速方案优化。

4.2测试前后结果对比

能耗数据前后对比情况详见表13，示功图前后对比情况详见图1、图2。

4.3措施后效果分析

喇4-3066井与喇8-F311井抽油机机型优化匹配互调工艺设计取得一定的效果。优化调整后平均单井系统效率提高24.08%，平均百米吨液耗电下降1.545 kWh。

喇4-3036井日增液97 t，按含水98%计算日增油1.94 t，冲速下降了3 min-1，百米吨液耗电下降2.78 kW，动液面下降390 m，系统效率提高41.13%；载荷、扭矩利用率分别提高了28.3%和64.82%。

喇8-F311井产液变化很小，动液面回升204 m，有功功率下降7.58 kW，百米吨液耗电下降0.31 kWh，系统效率提高7.03%；载荷、扭矩利用率分别提高了24.58%和31.49%。

5　结论

1）挖掘产能潜力。可使部分调整井增液上产，挖掘产油潜力。

2）保障生产运行。合理匹配机型、泵型、生产参数，且优化匹配机型时间短，对产量影响小。

3）降低运行能耗。保证产量不变的情况下，降低油井冲速，达到降低产液单耗、提高系统效率的目的。

4）消除安全隐患。针对部分长期存在载荷、扭矩超载现象的抽油机井，实施机型优化，可消除优化井的安全隐患。

5）延长检泵周期。大幅度地降低冲速，可以减少杆不下、杆管偏磨等检泵问题。

［1］万仁溥，罗英俊.采油技术手册［M］.3版.北京：石油工业出版社，2005：56-59.

［2］姜大为.提高新井抽油机载荷利用率方法的研究与应用［J］.石油石化节能，2012（6）：7-8.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.10.001

2015-02-12）

宁倩，2008年毕业于东北石油大学（资源勘察工程专业），从事地质研究工作，E-mail：2271645@qq.com，地址：黑龙江省大庆市勘探开发研究院油藏评价研究室，163000。