优化参数提高抽油机采油效率研究——以双河区块为例

何　强, 贾　婷， 孟　展

(延长油田股份有限公司 永宁采油厂，陕西 志丹 717500)



优化参数提高抽油机采油效率研究
——以双河区块为例

何强, 贾婷， 孟展

(延长油田股份有限公司 永宁采油厂，陕西 志丹 717500)

摘要：随着油田开发的逐步深入，提高抽油机机采效率的重要性愈发的体现出来.永宁油田油井数量多、产量低、泵效低、能耗大，提高机采效率十分迫切.通过分析影响机采效率的众多因素，设置合理的参数，能够有效提高抽油机的机采效率，在永宁油田通过实践验证了这一点，这对于油田开发工作具有重要意义.

关键词：机采效率;泵效;间隙抽油

随着油田开发的逐步深入，抽油机的重要性逐渐体现出来，我们认为抽油机不仅要对其地面设备进行周期保养，更重要地是对机采效率的关注.在影响机采效率的众多因素中，泵效是影响最大的一个因素.下面将以机采工作中收集到的数据为依据，对采油厂泵效现状进行分析，介绍如何设置合理的工作参数，最后结合间歇抽油工作中收集到的数据进行分析，并介绍如何设置合理的油井间歇抽油周期.

1泵效现状以及影响因素

1.1泵效现状

为了获得第一手资料，组织了机采效率调研团队深入采油厂各个生产单位进行调研.在调研过程中收集到5 525口油井的泵效参数.经过核实并认真分析计算得出全油田平均泵效为12.5%，而这5 525口油井中泵效低于10%的油井占总数的70%.这说明了大部分油井都处在低泵效、高能耗状态，制定合理采油参数，提高抽油机泵效，节能降耗十分必要.

1.2低泵效的原因

分析泵效，我们首先来看一下泵效的计算方法：

公式中：井口产液单位为m3，工作时间单位为min，冲程单位为mm，冲次单位为次/min,泵径单位为mm.

全厂泵径44 mm、38 mm、36 mm、32 mm的抽油泵使用率分别为63%、36%、3%、1%，目前主要使用的是44 mm泵，其次是38 mm泵，所使用的泵径较大.现在将“冲程×冲次”作为一个研究参数，定义为“采油系数”.在泵径与油井产量一定的情况下，泵效与采油系数成双曲线的关系，其特点是：①泵效随着采油系数的降低而提高；②采油系数值越小，泵效随之降低的变化率越快.

图1　永宁采油厂采油系数分布

计算5 525口井的采油系数，其分布如图1所示.采油系数主要分布在5~15之间，跨度比较大，数值高.参考国内先进油田生产经验，采油系数通常设置为5[1-2].通过以上分析，可以看出泵效低的原因是：泵径大、采油系数大，导致设备的理论排量大，加上单井日均产液低(1.56方，第一季度测产数据)，这样就造成“分子小，分母大”，从而导致泵效较低.

2低冲次采油

2.1低冲次采油的可行性

为了验证低冲次采油的可行性，2014年5月13日—7月3日在双河区块进行了“低冲次采油”的试验，将冲次由5.3 min-1降低至3 min-1后，有如下效果：(1)冲次降低后，日产液量提高了0.38 m3/d，泵效提高了16.9%；(2)冲次降低后，电机温度降低了31.7 ℃，平均日耗电量降低了33.4度；冲次降低后，抽油泵的工作更平稳，杆柱磨损降低，相应的延长了免修期.

由以上试验可知，低冲次采油是可行的.

2.2最低冲次的确定

目前现有的降低冲次的技术有电机减速装置、变频配电柜、更换小直径皮带轮，其中最简单易行的是更换最小尺寸的皮带轮.

(1)机械原理方面计算最小的皮带轮直径

选择条件：A.包角≧120°；B.抽油机电机轨道长度可以满足中心距的调整.

包角：皮带传动的两轮，轮与皮带接触的圆弧所对的圆心角称为包角，包角小于120°时会因摩擦力不够而打滑.包角计算公式：

根据上式可知最小皮带轮计算公式为：

最小的皮带轮直径=大皮带轮直径-1.047×两轮最大距离

两轮最大距离：电机移动到轨道最外侧时的两轮距离.

(2)由皮带轮直径计算冲次

减速箱的三轴两级减速实现了将电机转速降低为驴头冲次,每种减速箱对应一个传动系数(根据减速比的计算公式可以得出)，由计算得的传动系数，将最小皮带轮直径带入下式得到最小冲次：

上式中6极电机的转速为960 min-1，4极电机的转速为1 440 min-1.

根据以上公式，可以计算任意抽油机的传动系数，由计算得的传动系数可以推算更换皮带轮后抽油机的冲次.[3-4]

3合理冲程的确定

“长冲程、慢冲次”是国内先进油田以8极慢速电机(750 min-1)为依托的采油办法，其优点是：在保证产量和泵效的前提下，延缓设备磨损、降低检泵周期，起到节能降耗的作用.因我们使用的电机多为6极(960 min-1)、4极(1 440 min-1)电机，转速相对较快，所以长冲程不利于提高泵效，合理的冲程应在通过泵径、冲次充分降低理论泵效的前提下，根据实际情况调整.

4间歇抽油

4.1间歇抽油的必要性和可行性

通过降低泵径、冲程、冲次的办法可以有效的提高泵效，但是对于产液量非常低的井，仅调整采油参数对泵效的提高效果有限.所以，需要在不误产的前提下降低抽油时间，从而使泵效大幅度提高，同时在节能方面也起到“立杆见影”的效果.

间歇抽油的理论依据是井筒续流效应，即油井刚关井时，井筒内液柱在射孔段附近产生的压力低于地层压力，在压差的作用下，地层仍会持续供液，液柱高度随之上升；当压力平衡时，地层停止供液，液面也随之稳定.当液面稳定的时候开始抽油，液面迅速下降，此时泵效相比之前将会大很多，达到“零存整取”的效果.[5]

4.2合理间抽周期的确定

在制定油井间歇周期的过程中，有选井、动液面监测、试抽、效果评价4个步骤，其中最主要的一项工作是典型井动液面连续检测，将动液面随时间变化的数据绘制成曲线，将液面恢复速度下降的点设置为启抽时间.

双2611-2井日产液量0.2方，停机后前61 h动液面快速上升，第62 h恢复速度下降，第72 h液面恢复稳定.开抽7 h后动液面迅速下降到初始位置，期间产液1.2方.停机的72 h，液面恢复99.2 m，平均恢复速度为1.38 m/h(见图2).

图2　双2611-2井间隙抽油页面变化

周26-1井日产液量0.8方，停机后30 h动液面快速上升，第31 h液面恢复速度下降，第72 h液面稳定.开抽后4小时液面降至初始位置，继续抽油12 h，井口产液2.2方.停机47 h，液面恢复95.35 m，平均恢复速度2.03 m/h(见图3).

图3　周26-1井间隙抽油页面变化

通过以上两口井动液面监测的过程可以看出：(1)两口井在停机前沉没度均比较低，分别为9.95 m、9.55 m；(2)周26-1井液面稳定后距射孔段184.2 m，双2611-2井为149.3 m；说明周26-1井有较高的地层压力；(3)周26-1井液面恢复速度为2.03 m/h，双2611-2井为1.38 m/h,说明周26-1井有较高的供液能力.

通过4个区域8口典型井的监测，以及液面恢复规律分析，确定出66口间歇抽油井的间歇周期.

4.3间歇抽油工作中得到的认识

(1)验证了井筒续流效应

通过连续测试发现在压力平衡前，油层排液是一个连续的过程，油层排量随着井筒液柱增长而降低.

(2)开抽不能立即上液的原因

①流体在垂直管流的过程中，随着压力不断的下降原油脱气逐渐严重，形成段塞流，油管内容积部分被气体占据，开抽后先要排出气体所占体积.

②由于管柱缓慢漏失，停机期间管柱上部未充满.

(3)气体运动对动液面测试的影响

回声仪可以测得环空中油气界面的位置，气体向上运动的过程中携带油滴从而产生气泡段，反射界面不是油气界面使测试结果产生偏差，所以在监测动液面的过程中要保持套管阀门常关.

(4)计算动液面深度时环空音速的经验范围

开采延8、延10井的油井环空音速为280 m/s左右，开采长6层的油井环空音速根据井筒气压不同在325~356 m/s范围内.

5结语

(1)油井理论排量大、井口产液低造成泵效低的现状.

(2)合理的皮带轮直径应满足包角大于或接近120°.

(3)合理的冲程应在降泵径、冲次充分发挥作用的前提下，对其进行调整来降低理论排量.

(4)通过对油井进行连续动液面监测，得到动液面恢复曲线，在曲线上找出恢复速度下降的点，其所对应的时间为合理的停机时间.

[参考文献]

[1]张琪，采油工程原理与设计[M].青岛：中国石油大学出版社，2000.

[2]朱益飞.机采系统效率测试分析与对策[J].节能与环保,2003(12)：33-35.

[3]熊友明.低压油井间隙抽油设计研究[J].西南石油学报，1995,17(3)：92-96.

[4]杨海滨,郑海金,张琪.机采系统效率计算方法研究与认识[J].钻采工艺,2005(2)：64-67.

[5]易明华,杨怀成,钱卫明,等.苏北工区机采效率优化及应用效果分析[J].西部探矿工程,2013(5)：65-68，72.

[责任编辑仲圆]

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

中图分类号：TE 353

文献标志码：A

作者简介：何强(1987—),男,四川南充人，延长油田股份有限公司永宁采油厂助理工程师，主要从事油田开发研究.

收稿日期：2015-03-25

文章编号：1008-5564(2016)01-0084-04