抽油机井地面汲油参数对单耗的影响

车德智（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

1 单耗影响因素的理论分析

油田开发的最终目的是尽可能多地从地下采出原油[1]，而机采节能工作的宗旨就是在保证一定原油产量的情况下，尽可能减少电能的消耗。单耗即从井下举升出单位质量的混合液需要消耗的电能，因此，其成为评价机采井能耗水平的核心经济技术指标。

游梁抽油机井单耗的计算公式如下：

式中：H——举升高度，m；

Q——实际产液量，m3/s；

ρ——混合液密度，kg/m3；

g——重力加速度，m/s2；

ΔP——无效功率损失，kW。

从上述公式可以看出，单耗的影响因素主要涉及三个方面：抽油机井的实际举升高度、无效功率损失、实际产液量。在不改造油层的前提下，很难提高抽油机井的实际产液量和实际举升高度，所以降低单耗主要从减少抽油机井的无效功率损失入手[2]。

根据有杆抽油系统的组成情况，可以把有杆抽油系统的无效功率损失ΔP按式（2）分解，即

式中：ΔP1——电动机热损失和机械损失；

ΔP2——皮带传动摩擦损失；

ΔP3——减速箱摩擦损失；

ΔP4——四连杆摩擦损失；

ΔP5——密封盒摩擦损失；

ΔP6——抽油杆弹变与摩擦损失；

ΔP7——泵机械、容积与水力损失；

ΔP8——管柱损失。

通过理论分析认为电动机热损失和机械损失主要受设备参数的影响，皮带、减速箱、四连杆、密封盒、抽油杆的摩擦、弹变损失及管柱损失会随着冲速的增加而增加；泵的容积损失会随着冲程的增加而减小，在理论排量不变的前提下放大冲程、减小冲速是降低抽油机井单耗的有效方式[3]。

2 数据统计

应用某矿机采节能综合数据库，选取抽油泵的理论排量范围从25 t/d至35 t/d的正常生产井267井次，统计不同冲程和冲速对单耗的影响（图1、图 2）。

由图1、图2可知，在相同理论排量范围下，单耗随着冲程的增大而下降，随着冲速的增加而上升。

图1 冲程与单耗关系曲线

图2 冲速与单耗关系曲线

3 现场验证及效果分析

本着泵况良好、计量准确的原则，选取A井和B井，在抽油泵理论排量不变的前提下，重新匹配该井冲程、冲速，分别记录下“大冲程、小冲速”、“小冲程、大冲速”两种生产状况下不同的生产数据，加以分析。

试验录取A井调参前后各项数据如表1所示。

A井的抽汲参数调整措施是：冲程由1.8 m上调至2.5 m，冲速由6.7 min-1下调至4.8 min-1；B井的抽汲参数调整措施是：冲程由1.8 m上调至2.5 m，冲速由5.6 min-1下调至4.1 min-1，理论排量基本保持不变。

1）泵的充满程度变化。以A井示功图为例（图3），2口抽油机井示功图由调参前的供液不足变为正常示功图，证明泵的充满程度得到加强。

图3 A井调参前后示功图对比

2）最大载荷和交变载荷的变化。2口井的最大悬点载荷都有所降低，A井上下载荷差减小了5.07 kN，B井上下载荷差减小了7.02 kN，交变载荷明显降低，减少了抽油杆的弹变损失[4]。

表1 抽油机井地面参数匹配能耗变化统计

3）抽油泵的工作效率变化。A井日产液量由8.1 t/d上升至9 t/t，B井日产液量由13.2 t/d上升至13.7 t/d，A井抽油泵的泵效上升了4.8个百分点，B井泵效上升了1.21个百分点，泵的工作状况得以改善。

4）机采井的单耗变化。2口井的日耗电量分别下降了7.5 kWh和5.7 kWh，加上2口井的日产液量均有提升影响，相当于单耗公式中的分子因素减小，分母因素增大，使机采井单耗分别下降了2.6 kWh/t和0.69 kWh/t。

5）机采井的系统效率变化。在理论排量不变的情况下，由于悬点载荷和交变载荷的降低，使2口井的抽油系统所需输入功率减小，同时在减速箱、四连杆机构及盘根盒处的能量损耗也随之减小，使2口井的平均系统效率由20.03%提升至22.73%，上升了2.7个百分点，系统效率得以提高。

4 结论

1）抽油机井生产过程中，随着冲程的上升，增加了抽油泵的有效容积，减少了泵的容积损失[5]。

2）随着冲速的上升，增加了抽油机井各机构的摩擦损失与抽油杆、管的弹性损失，有杆抽油系统的无效功率损失增大，使耗电量上升，单耗下降。

3）相同理论排量下，产液量的上升，由于冲程增大而延长了油液从油层进入抽油泵内的进液时间，对泵效的提升要优于增加抽汲次数[6]。

综上所述，在理论排量不变的前提下，冲程、冲速以“大冲程、小冲速”方式匹配在节能和增产方面均优于“小冲程、大冲速”匹配。结合单耗计算公式，“大冲程、小冲速”方式匹配起到了降低单耗的作用，且调整抽汲参数措施成本极低，相比较于投资成本较高的更换节能型拖动设备节能效果显著，这也是保证油井能耗最低、效益最大化的有效手段。