机采井精确调参的方法研究

惠振江　（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

机采井精确调参的方法研究

惠振江（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

随着油井产量变化，抽油机需要进行科学的参数调整。冲速调整受抽油机设备限制，一般有固定4个档4、6、9、12 min-1。实际操作中，按照这4种参数调整后理论排量往往变化过大或过小，无法满足生产需要。如何根据油井产量变化进行科学合理的调参，采油七厂应用几种产量预测模型来确定抽油机合理冲速，再通过可调式皮带轮实现精确调整抽油机冲速，达到抽油机井合理工作参数，实现油田降本增效的目的。

机采井；精确调参；产量预测模型；可调式低冲速皮带轮；节能降耗

目前抽油机冲速调整存在以下问题：每调整1次冲速就需要加工并更换1个固定尺寸的皮带轮，费时费力，增加成本；普通皮带轮最小尺寸只能达到4 min-1；无法精确调整油井冲速，如5.7 min-1皮带轮一般加工成6 min-1，7.4 min-1皮带轮一般加工成7 min-1；冲速调整主要是按抽油机名牌规定的几个冲速档位调整的，一般不能正好满足油井提液需要，往往会出现以下2种情况：当冲速调整幅度较大时，液面抽干烧泵；当冲速调整幅度较小时，液面仍然较高，达不到提液目的。针对以上问题，进行了理论研究并设计加工了可调式低冲速皮带轮，初步解决了这些问题。

1　参数精确调整的理论依据

对于某1口正常生产的抽油井，抽油泵及油管的漏失量与地层中流入井筒的流体体积相比，可以忽略不计[1]。调整前冲程为s0，冲速为n0，产量为q0,沉没度为h0，如果要将沉没度控制在h，冲速n应该调多大？要解决此类问题，必须先预测出沉没度由h0调整到h的实际产量q，然后才能确定调整后的冲速n。产量预测有以下3种方法[2]。

1.1IPR曲线法

通过系统试井，测得3～5个稳定工作制度下的产量及其流压，便可绘制该井的IPR曲线，而该井的采油指数可由下式求得：

式中：J——采油指数，m3/（MPa·t）；

q——产量，t；

p——压力，MPa。

然后，根据调整后流压p，计算产量q，即

最后，根据泵况计算出抽油机的合理工作制度。

如果泵效为η，则由理论排量公式

得出q=Qη=360πD2snη，n=q/(360πD2sη)；

式中：Q——理论排量，t/d；

D——泵直径，mm；

s——冲程，m；

n——冲速，min-1

η——泵效，%。

1.2历史拟合曲线法

当产量较高、液面调整幅度较大时，可根据油井历史资料，如液面、产量等数据进行回归，确定液面与产量的关系曲线，最终计算出液面调整到预定深度时冲速的调整量。

1.3物质平衡法

对于低渗透油田，正常生产的低产、低液面油井，当调整液面幅度不大时，产量的变化规律遵循液面恢复法原理，即：抽油井动液面在某一段时间内应该保持相对稳定，也就是说，当参数调整后油套环形空间内液面逐渐下降或上升，油井产量的变化量近似等于油套环形空间的体积变化。因此，通过液面深度的变化，就可以推算出产量的变化，进而确定冲速的调整量。

以上3种方法中的第1种方法，现场应用不便，后2种方法较为适用。

2　可调式低冲速皮带轮

2.1结构原理

可调式低冲速皮带轮由1个锥形体、4块燕尾扇形轮片、1对调参环及调参丝堵组成（图1）。锥形体上有4个对称分布的滑道，4块燕尾扇形轮片尺寸相同（图2、图3），1对调参环直径相同。4块燕尾扇形轮片，在锥形体滑道上移动到预定的位置后，用1对调参环固定即可实现冲速调整。

图1　可调式低冲速皮带轮构成

图2　燕尾扇形轮片侧图（正）

图3　燕尾扇形轮片侧图（反）

2.2技术特点

1台可调式低冲速皮带轮可替代多个普通皮带轮使用,在可调整范围内可对冲速任意调整，冲速调整范围为3～8 min-1。调参后，可调式低冲速皮带轮均匀分布的凹槽在较低冲速时具有雨天防滑作用，联组带3 min-1轮最小包角可达42°。调参时，锥形体固定在电动机轮上不动，只需更换不同直径的调参环、移动轮片即可，具有节省人力物力、调整方便等优势。

3　现场试验

为验证精确调参理论和可调式皮带轮的精确调整冲速的实用性，先后进行了提液井调参试验，冲速大于8 min-1井理论排量不变提冲程降冲速试验和长期供液不足井、低效井进一步降低冲速节能降耗试验。

3.1提液井调参

1口井5月份调参前生产数据：日产液5 t，含水60%，沉没度298 m；工作参数：泵径32 mm，冲程3 m，冲速5 min-1；当将沉没度控制在198 m时，在泵径、冲程、泵效、含水等参数不变的情况下，调整的冲速值计算如下：

1）将含水率f＝60%，原油密度γ0＝0.864 1 t/ m3，代入公式得混合液密度

2）将D=32×10-3m,s＝3m，n=min-1,代入公式得理论排量Q=16.4 t/d

3）将q0=5 t，Q=16.4 t/d代入公式η=q0/Q，得泵效η＝30.5%。

4）因将沉没度由298 m控制到198 m，所以，当△H＝100 m时，则产量变化量把d1＝124.26×10-3m，d2＝73×10-3m，0.945 6 t/m3代入该式，得q′=0.75 t。

5）将q0＝5 t，q′＝0.75 t代入公式q=q0+q′，得调参后的产量q=5.75 t。

6）将q=5.75 t，D＝32×10-3m，s＝3 m，η＝30%代入公式n=q/（360πD2sη），得调参后冲速n=5.5 min-1。

7）将该井抽油机冲速调整完3 d后，实测沉没度为163 m，满足了实际要求。

表1是另1口井2014年沉没度与产量数据，按表1数据可得拟合曲线。该井冲程、冲速、泵径分别是2.1 m、6 min-1、32 mm；2015年3月份日产液、含水率、沉没度分别为7 t、22%、575 m；混合液密度为0.882 7 t/m3；计算理论排量和泵效分别为12.87 t/d、54.4%。为将该井液面控制在475 m，按拟合曲线产量应该达到11 t。如果泵径、冲程、含水率、泵效等参数不变，根据公式n=q/（360πD2sη）,可得出n=7.3 min-1。按此冲速调整1周后，测试该井沉没度为489 m，基本与拟合曲线吻合，达到了参数精确调整目的。

表1　另1口井2014年沉没度与产量数据

3.2降低冲速

统计6月份连续4个月沉没度小于50 m井56口，这部分井沉没度低、长期供液不足、系统效率低。限于设备原因，冲速最小只能达到4 min-1，采用常规方法无法再调小参数。为此，对其中40口低液面井进行冲程不变、降低冲速试验，达到了恢复液面和节能降耗目的。

4　结论

1）参数调整可以根据历史拟合法或物质平衡法计算调整后的沉没度、产量和冲速。

2）应用可调式低冲速皮带轮可以根据需要对冲速任意调整，达到精确调整参数，合理协调理论排量的目的。

[1]关天势.抽油机系统节能措施分析[J].石油石化节能,2015, 5（1）：4-5.

[2]马强，金春玲，佟松林.油田变频调速装置经济运行指标的确定[J].石油石化节能,2015,5（1）：31-32.

（编辑李发荣）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.06.005

惠振江，工程师，2006年毕业于东北石油大学(石油工程专业)，从事采油工程工作，E-mail:huizhenjiang@petrochina.com.cn,地址：黑龙江省大庆油田有限责任公司第七采油厂机械管理中心，163517。

2016-01-18