长冲程抽油机节能技术探讨

王正伟（大庆油田有限责任公司第八采油厂）

某外围油田举升方式以游梁抽油机为主，占比95%，单井能耗高，平均日耗电150kWh以上，为该油田节能主要挖潜点。同时供采关系不平衡，低产井举升矛盾突出，近年来，某外围油田加大了举升新工艺的试验力度，积极应用节能效果好、性能可靠、操作维护方便的高效举升工艺的新技术，2016年在该油田试验长冲程抽油机，节能效果显著。

1 长冲程抽油机工作与节能原理

1.1 工作原理

长冲程抽油机系统是由地面部分和井下部分构成。地面部分，由电动机、配电箱、天轮、引导架、柔性绳、卷扬机等几部分组成，柔性光杆以下采用组合式抽油杆。井下1000m往上，每隔40m安装一个φ58mm刮蜡器。采用长冲程抽油泵：多级管式泵，全长50m，柱塞1.2m，等级1级，下泵深度1400m。

长冲程抽油机是由电动机正转和反转，驱动滚筒正转和反转，带动柔性光杆完成上下往复运动，柔性光杆带动井下抽油杆、抽油泵完成往复运动，完成整个抽汲工作过程[1]。长冲程抽油机既可以实现连续采油，又可以实现间歇采油。

1.2 节能原理

长冲程抽油机使用三相异步电动机，且应用变频控制系统，额定功率为30kWh，与常规游梁式抽油机所用电动机型号和功率基本相同。其节能原理主要是抽油机电动机在上冲程的时候做正功[2]，耗电约占比98%，而下冲程和等待时间电动机做负功或者不做功，耗电量约占2%，与间歇式采油方式节电类似，长冲程长冲程采油试验井耗电数据对比见表1。

表1 长冲程采油试验井耗电数据对比

2 现场应用情况

为降低外围低渗透油田低产井能耗，缓解供排不平衡矛盾，2016年开始，长冲程抽油机举升技术在外围油田逐步开展攻关试验，长冲程抽油机由滚筒带动柔性绳完成往复运动[3]，冲程可达50m、冲次最低1次/h，实现了超长冲程、低冲次的举升目标。6口长冲程抽油机井连续运行十个月后，节电效果明显，平均单井日耗电由原来的152kWh，下降到68.5kWh，日节电83.5kWh，平均单井泵效由23.6%提高到62.3%，平均系统效率由9.5%提高到18.9%，试验井前后平均数据对比见表2。

表2 试验井前后平均数据对比

在日产液和沉没度基本不变的情况下，长冲程抽油机泵效远高于游梁式抽油机，这意味这长冲程抽油机理论排量更接近油井的日实际产液量[4]。6口试验井试验前为全出水井，试验后变成平均日产油0.18t，含水由100%下降到91%，从而证明当人工举升采油速度与油层供液能力实现供采平衡后[5]，油层开采状况明显好转。

在前期应用6口试验井取得较好的节能效果的基础上，继续在外围油田开展长冲程高效举升扩大改造试验，目前已应用241口井，平均冲程48m、冲次3.8次/h，平均日产液4.1t、日产油0.9t。平均泵效64.5%、系统效率19.4%，平均单井节电84.8kWh，节电率56.9%，长冲程抽油机井运行情况统计见表3。

表3 长冲程抽油机井运行情况统计

3 配套技术完善与应用

经过5年来不断摸索和实践，开展了长冲程高效举升技术研究，形成了6项长冲程抽油机采油配套技术，取得了较好的效果。

1）设计了专用井口盘根盒，实现了1年内不更换盘根；研制了长冲程抽油机专用井口密封盘根盒，改进抽油机井调对中方式，井口密封性能显著提高，与柔性光杆摩擦力变小，有效减小更换盘根频率[6]。

2）应用了专用机械刮蜡器，延长加药热洗周期3倍以上；泵上1000m每间隔40m抽油杆安装1个扶正式刮蜡器，随抽油杆往复运动对生产管柱进行清蜡。

3）在泵筒内加泵筒扶正装置；采用φ28mm专用连杆，起到防偏磨及加重作用；优化采用φ19+φ16+φ19mm三级杆组合，并合理优化使用扶正器，延长杆管寿命，保证下行通畅。

4）合理优化了杆柱泵匹配，延长了管杆泵使用寿命；在泵筒内加泵筒扶正装置，采用φ28mm专用连杆，起到防偏磨及加重作用；新井采用（φ22+φ19+φ28）抽油杆+φ57二级泵组合，老井采用（φ19+φ16+φ19+φ28）抽油杆+φ44一级泵组合，扶正采用每40m优化刮蜡器和扶正器数量，并合理优化使用扶正器，延长杆管寿命，保证下行通畅。

5）配套了基础安装标准，实现了与抽油机基础通用；老井技改设计了基础垫接工具，保证长冲程抽油机底座能与原基础配套；新井设计了长冲程抽油机专用基础，使用安全性得到保障[7]。

6）研究了远传数据系统，逐步向数字化、智能化迈进[8]；利用WIA-PA/FA网络传输技术，实现拉力、位置、上行速度、下行速度、电压、电流、功率、示功图等数据远传，结合功图量油和泵况诊断算法，实现数据分析自动化。

4 结论

1）通过参数优化和合理工作制度的建立，能够最大程度挖掘长冲程抽油机运行潜力，即油井产能最优同时电网输出最省电[9]。

2）长冲程智能抽油机的冲程、冲次可在不停机的情况下实现无级调整，使油井达到最佳的产能状态，该型抽油机能够较好地适应外围“三低”油田人工举升采油的需要。

3）采用长冲程抽油机，冲程最大50m，冲次与常规机相比冲次由200～300次/h，下降到10次/h以内，冲次大幅度降低，能够有效改善油井杆管偏磨情况，有效延长了检泵周期。

4）长冲程抽油机连续采油，其能耗接近游梁式抽油机。故使用长冲程抽油机抽油泵间歇采油，方能发挥其节能功效[10]。