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        抽油機井參數(shù)調(diào)整對系統(tǒng)效率的影響

        2018-10-26 08:50:10李慶龍中國石油天然氣集團公司節(jié)能技術(shù)監(jiān)測評價中心
        石油石化節(jié)能 2018年9期
        關(guān)鍵詞:懸點油桿沖程

        李慶龍(中國石油天然氣集團公司節(jié)能技術(shù)監(jiān)測評價中心)

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

        1 不同參數(shù)對抽油機井載荷的影響

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

        式中:Pmax、Pmin——懸點最大和最小載荷,kN;

        W′r、Wr——上、下沖程中作用在懸點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——連桿長度,m。

        從式(1)、式(2)可以看出:隨著抽汲參數(shù)的增大,抽油機懸點最大載荷增加,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,沖速越高對桿、管的損害越大。

        沖速增加時,上沖程懸點載荷增大,抽油桿伸長量增加,疲勞程度加大;下沖程懸點載荷降低,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)力值超過允許應(yīng)力值時形成裂紋,裂紋在反復(fù)交變應(yīng)力作用下發(fā)生擴展,最終導(dǎo)致抽油桿斷[1]。

        2 抽油機井參數(shù)調(diào)整方法研究

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

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

        式中:qf——預(yù)測產(chǎn)量,t/d;

        qn——目前產(chǎn)量,t/d;

        pf——預(yù)測井底流壓,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)廠抽油機井泵效與沉沒度擬合圖確定。

        根據(jù)理論研究成果:現(xiàn)場對B3-361-52井進行調(diào)參,經(jīng)計算若達到合理沉沒度下限值,該井沖程需上調(diào)1 m。該井所用機型為CYJ6-2.5-26HB,實際沖程共有1.7 m、2.1 m和2.5 m三個檔位,調(diào)前沖程為1.4 m,沖速為3.6次/min。根據(jù)計算結(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)對比

        由表1可知,參數(shù)調(diào)整后,抽油機井沖程增大,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)本廠抽油機井生產(chǎn)實際,在保證油井最佳產(chǎn)能的前提下[3],對沉沒度不合理的其它5口井進行參數(shù)調(diào)整,平均沖速上調(diào)了1.15次/min,沉沒度平均由原來的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 抽油機井參數(shù)調(diào)整效果分析

        3 結(jié)論

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

        2)沖速對抽油機井載荷的影響大于沖程,抽油機井上調(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)驗公式及抽油機井泵效與沉沒度的擬合關(guān)系圖,推導(dǎo)出抽油機井調(diào)參幅度的經(jīng)驗公式,提高調(diào)參精確度。

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

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