抽油机载荷分析及降载荷配套技术探究

康传雷　王岩　赵永涛

摘 要：研究区块属典型低渗透油藏。压裂投产，天然能量开采，油井产量较高，随着后续开采地层能量下降，油井动液面逐步加深，油井产能递减较快。部分油井转注，注水补充地层能量，由于地层渗透率较低，连通性较差，注水效果不明显。研究表明：针对抽油杆柱自身重力产生的悬点载荷，采取不同截面积抽油杆柱多级组合的方式减轻抽油杆自身重量，对于液柱产生的载荷我们无法改变，并且液柱载荷越大，说明泵的抽吸效率越高，油井的产液越好，虽然增加冲程、冲次都增加了悬点载荷，但在合理利用电机效率的前提下，我们适当的增加冲程，减小冲次可以适度的减小振动载荷和惯性载荷，因为冲次是以平方影响这两个载荷，而冲程只是一次方影响载荷的。对于抽油杆与油管之间的摩擦可通过安装滚轮扶正器等方法来减小这个摩擦，再者抽油杆与液柱、液柱与油管及液体通过游动阀的摩擦力通过防止油井结蜡、出沙等措施可以减小。

关键词：低渗油藏；抽油机载荷；高效开发；空心抽油杆；设备正常运转

抽油机是整个采油设备中最重要的一个环节，而分析抽油机悬点所受载荷，对于我们分析系统耗功，提高系统效率有一定的帮助。目前该区块处于高能耗低產出开发状态。目前区块日产液43.9 t，日产油22.4 t，含水48.9%，日注水量80m3，抽油机最大载荷达112.5kN，有3口油井抽油机工字钢出现不同程度的裂纹，1口油井水泥基础翘动，严重影响了地面抽油机设备正常运转，如何有效降低抽油机载荷是确保该区块油井平稳生产亟需解决的关键问题。

1 油井抽油机载荷分析

从区块油井生产数据可以看出，该区块油井生产层位为S4，生产井段平均在3550 m，油层较深，平均下泵深度2207.4 m，平均动液面2150 m，原油凝固点平均在38 ℃，凝固点较高，含蜡量高，以上因素造成抽油机载荷较大，同时油井生产参数偏高，平均冲次3.25次/分钟，泵效仅为14.38%，油井井口回压平均0.85 MPa，也对抽油机载荷产生较大影响。抽油机在上、下冲程中悬点载荷的组成是不同的。对于稠油来说，摩擦载荷是构成悬点载荷的重要因素，它将使悬点最大载荷增大，使最小载荷减小，是抽油杆下行遇阻弯曲和产生抽油杆漂浮现象的主要原因，因此，对于稠油井设计，摩擦载荷是重要一项，万不可忽略。 抽油杆柱与液柱之间的摩擦力发生在下冲程，其方向向上，是稠油井内抽油杆下行遇阻的主要原因。

2 抽油机降载荷措施

针对区块油井生产特点，炉子升温尤为重要，故从升温方面入手探索抽油机降载荷措施方法。鉴于区块油藏低渗，原油含蜡量高、凝固点高，油井产液量低、含水低，故从井筒方面，考虑降载荷措施。目前抽油机载荷较大油井主要是三口装有井筒双空心抽油杆闭式循环加热装置。

（1）理论计算。

从表1可以看出，装有空心杆热循环的油井比未装空心杆热循环的油井平均抽油杆柱重1291 kg（折算后为12 kN），再加上空心杆内循环的热水重量平均为405 kg（折算后为4kN），故整个杆柱比未使用空心杆的油井增加16 kN的载荷。所以通过理论计算使用空心抽油杆闭式循环加热装置大大增加了抽油机载荷。（2）循环加热炉温度与抽油机载荷关系。空心抽油杆闭式循环加热装置可有效提高井筒温度，防止原油在井筒内结蜡，确保循环加热炉升温温度，可有效降低空心抽油杆杆柱重量，从而降低抽油机载荷，通过监控循环加热炉井筒进水及回水温度，得出其与抽油机载荷的关系，以便指导现场循环加热炉升温管理。

通过井筒进水、回水温度与抽油机最大、最小载荷关系曲线可以看出，A井循环加热炉井筒进水温度控制在70 ℃，回水温度50℃，抽油机最大载荷111 kN，最小载荷72 kN，最大载荷最大时112.9 kN，最小时110.3 kN，最大载荷可下降2.6 kN。

现场监控发现，循环加热炉良好的升温状况对降低抽油机载荷产生一定影响，抽油机最大载荷降幅达10 kN，由于油井地层供液不足，间出严重，造成载荷波动。根据循环加热炉进水、回水温度与抽油机载荷的关系，现场应将循环加热炉进水温度保持在70 ℃以上，回水温度保持在50 ℃以上，致使井口温度在45 ℃以上，超过原油凝固点，既起到防止油井结蜡，又确保抽油机载荷平稳。

3 下步措施

（1）通过对3口装有空心抽油杆闭式循环加热装置的油井抽油机载荷的监控跟踪，摸索出提高循环加热炉温度能降低抽油机载荷，制定出简单有效班组便于执行的有效措施，即循环加热炉进水温度保持在70 ℃以上，回水温度保持在50 ℃以上，如发现温度不达标，及时排查原因，调节气量。（2）为确保循环加热炉天然气燃烧效率，定期清理加热炉烟道。（3）下步摸索改进循环加热炉火管，增大燃烧面积，提高加热炉效率。

4 结束语

针对低渗油藏埋藏深、液量低、含蜡、载荷大的开发现状，在油井正常生产时受载荷影响较大，通过现场试验研究载荷和空心抽油杆闭式循环加热装置温度的关系，生产数据表明，通过加热致使井口温度在45℃以上，超过原油凝固点，既起到防止油井结蜡，又确保抽油机载荷平稳，对低液、高含蜡、载荷大低渗油藏的高效开发具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]塔式抽油机在采油厂的应用[J]. 王朝杰. 石化技术. 2017（12）