李慶龍（中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司節(jié)能技術(shù)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中心）

原油開采過(guò)程中，當(dāng)沉沒(méi)度超過(guò)合理沉沒(méi)度時(shí)，油井產(chǎn)量不再增加，造成系統(tǒng)效率下降。因此，在日常管理中對(duì)抽油機(jī)井及時(shí)作出參數(shù)調(diào)整，保持油井合理的沉沒(méi)度對(duì)提高產(chǎn)液量及抽油機(jī)井系統(tǒng)效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗具有重要意義。

1 不同參數(shù)對(duì)抽油機(jī)井載荷的影響

抽油機(jī)井沖程、沖速和泵徑可以有多種組合方式，可通過(guò)調(diào)整沖程、沖速改變泵的理論排量。因此，通過(guò)合理組合沖程、沖速，可使抽油機(jī)井處于合理運(yùn)行狀態(tài)，最大限度發(fā)揮油井產(chǎn)能，從而達(dá)到延長(zhǎng)機(jī)采設(shè)備使用壽命和能耗最優(yōu)的雙重目的。抽油機(jī)在不同抽汲參數(shù)下工作時(shí)，抽油機(jī)懸點(diǎn)所承受的載荷也不一樣，懸點(diǎn)最大載荷、最小載荷計(jì)算公式為

式中：Pmax、Pmin——懸點(diǎn)最大和最小載荷，kN；

W′r、Wr——上、下沖程中作用在懸點(diǎn)上的抽油桿桿柱載荷，kN；

W′l——作用在活塞上的液柱載荷，kN；

qr——每米抽油桿的桿柱的質(zhì)量，kg/m；

L——抽油桿的長(zhǎng)度，m；

fr——抽油桿截面積，m2；

ρl——抽汲液體的密度，kg/m3；

fp——活塞截面積，cm2；

s——沖程，m；

n——沖速，次/min；

r——曲柄半徑，m；

l——連桿長(zhǎng)度，m。

從式（1）、式（2）可以看出：隨著抽汲參數(shù)的增大，抽油機(jī)懸點(diǎn)最大載荷增加，最小載荷降低，交變載荷增加，載荷隨著沖速的增加是以平方的形式增加和降低，沖速越高對(duì)桿、管的損害越大。

沖速增加時(shí)，上沖程懸點(diǎn)載荷增大，抽油桿伸長(zhǎng)量增加，疲勞程度加大；下沖程懸點(diǎn)載荷降低，下行阻力增大，抽油桿收縮量及彎曲程度增加，易產(chǎn)生桿管偏磨；沖速越高，抽油桿柱循環(huán)應(yīng)力次數(shù)越多，當(dāng)抽油桿最大應(yīng)力值超過(guò)允許應(yīng)力值時(shí)形成裂紋，裂紋在反復(fù)交變應(yīng)力作用下發(fā)生擴(kuò)展，最終導(dǎo)致抽油桿斷[1]。

2 抽油機(jī)井參數(shù)調(diào)整方法研究

通過(guò)調(diào)整沖程使抽油機(jī)井在合理范圍內(nèi)生產(chǎn)是抽油機(jī)井調(diào)參的最佳選擇。

應(yīng)用拋物線法計(jì)算合理沉沒(méi)度下的產(chǎn)量，然后通過(guò)泵的排量公式計(jì)算出抽油機(jī)井的參數(shù)。公式如下：

式中：qf——預(yù)測(cè)產(chǎn)量，t/d；

qn——目前產(chǎn)量，t/d；

pf——預(yù)測(cè)井底流壓，Pa；

pl——地層壓力，Pa；

Pn——目前井底流壓，Pa。

泵徑一定的情況下，根據(jù)預(yù)測(cè)產(chǎn)量和抽油井的泵效情況確定該井的精確沖程、沖速：

式中：N——沖速，次/min-1；

d——抽油泵的泵徑，mm；

γ——抽汲液體的密度，kg/m3；

S——沖程，m；

η——泵效，根據(jù)廠抽油機(jī)井泵效與沉沒(méi)度擬合圖確定。

根據(jù)理論研究成果：現(xiàn)場(chǎng)對(duì)B3-361-52井進(jìn)行調(diào)參，經(jīng)計(jì)算若達(dá)到合理沉沒(méi)度下限值，該井沖程需上調(diào)1 m。該井所用機(jī)型為CYJ6-2.5-26HB，實(shí)際沖程共有1.7 m、2.1 m和2.5 m三個(gè)檔位，調(diào)前沖程為1.4 m，沖速為3.6次/min。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在沖速不變的情況下，將上沖程調(diào)至2.5 m。調(diào)參前后生產(chǎn)情況及示功圖對(duì)比見圖1、圖2。

圖1 B3-361-52井調(diào)參前示功圖

圖2 B3-361-52井調(diào)參后示功圖

表1 B3-361-52井調(diào)參前后數(shù)據(jù)對(duì)比

由表1可知，參數(shù)調(diào)整后，抽油機(jī)井沖程增大，產(chǎn)液量有明顯上升，抽油桿載荷變大，系統(tǒng)效率由12.25%提升到18.60%，提高了6.34%。

根據(jù)本廠抽油機(jī)井生產(chǎn)實(shí)際，在保證油井最佳產(chǎn)能的前提下[3]，對(duì)沉沒(méi)度不合理的其它5口井進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，平均沖速上調(diào)了1.15次/min，沉沒(méi)度平均由原來(lái)的681 m下降到355 m，產(chǎn)液量由21.43 t/d上升到24.51 t/d，平均增液3.09 t/d，平均系統(tǒng)效率由13.86%上升到19.93%。具體情況見表2。

表2 抽油機(jī)井參數(shù)調(diào)整效果分析

3 結(jié)論

1）沉沒(méi)度不合理對(duì)抽油機(jī)井會(huì)產(chǎn)生較大影響，因此在日常管理中應(yīng)及時(shí)調(diào)整抽汲參數(shù)，保持油井在合理的沉沒(méi)度范圍內(nèi)，提高泵效，從而提系統(tǒng)效率。

2）沖速對(duì)抽油機(jī)井載荷的影響大于沖程，抽油機(jī)井上調(diào)參應(yīng)以上調(diào)沖程為主，上調(diào)沖速為輔，下調(diào)參則以下調(diào)沖速為主，下調(diào)沖程為輔。

3）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式及抽油機(jī)井泵效與沉沒(méi)度的擬合關(guān)系圖，推導(dǎo)出抽油機(jī)井調(diào)參幅度的經(jīng)驗(yàn)公式，提高調(diào)參精確度。

4）通過(guò)調(diào)整參數(shù)使抽油機(jī)井沉沒(méi)度在合理范圍內(nèi)可有效提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率。