趙常明

摘要：通過(guò)對(duì)抽油機(jī)井沖程損失的計(jì)算和對(duì)比，從而確定出不同井深、不同工作制度、不同井下桿管結(jié)構(gòu)對(duì)抽油機(jī)井沖程損失的影響，找出抽油機(jī)井在生產(chǎn)中調(diào)整防沖距的潛力，提高抽油機(jī)井的綜合生產(chǎn)效率，為合理調(diào)整防沖距提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：胡克定律；懸點(diǎn)載荷；沖程損失；彈性變形；防沖距

抽油桿帶動(dòng)井下抽油泵的上、下沖程過(guò)程中，液柱的重力由固定閥向游動(dòng)閥轉(zhuǎn)移，抽油桿和油管交替加載和卸載，使抽油桿和油管受力不斷變化，而出現(xiàn)彈性變形。抽油機(jī)井生產(chǎn)過(guò)程中調(diào)整防沖距的長(zhǎng)度要大于彈性變形長(zhǎng)度，以免抽油桿下行到下死點(diǎn)時(shí)，活塞底部撞擊泵筒底部。正是由于沖程損失的存在，活塞的實(shí)際沖程要小于光桿的實(shí)際沖程

一、防沖距的理論計(jì)算與分析：

1、沖程損失的形成：

在抽油機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中，由于存在著彈性形變，深井內(nèi)柱塞沖程都小于光桿沖程。抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮愈大，柱塞沖程與光桿沖程的差別也愈大。由于作用在柱塞上的液柱載荷在上、下沖程中交替地分別由油管轉(zhuǎn)移到抽油桿柱和由抽油桿柱轉(zhuǎn)移到油管，從而引起桿柱和管柱交替地增載和減載，使桿柱和管柱發(fā)生交替地伸長(zhǎng)和縮短。

當(dāng)驢頭開始上行時(shí)，游動(dòng)閥關(guān)閉，液柱載荷作用在柱塞上，使抽油桿發(fā)生彈性伸長(zhǎng)（λr）；當(dāng)懸點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，油管要卸去載荷要縮短一段距離（λt）。當(dāng)驢頭繼續(xù)上行時(shí)，柱塞才開始與泵筒發(fā)生相對(duì)位移，吸人閥開始打開并吸入液體，一直到上死點(diǎn)。柱塞有效移動(dòng)距離（柱塞沖程）Sp比光桿沖程小λ。

因此λ=λr+λt。

式中 λ—沖程損失；m

λr—上、下行泵桿形變長(zhǎng)度；m

λt—上、下行油管形變長(zhǎng)度：m

2、影響管、桿彈性形變的因素：

沖程損失（λ）值可根據(jù)虎克定律來(lái)計(jì)算（未考慮多級(jí)桿組合）：

得出：

即：

fr、ft—抽油桿及油管的橫截面積，m2；

L—抽油桿（油管）柱總長(zhǎng)度，m；

ρl—液體密度，kg/m3；

E—鋼的彈性模量，2.06×1011Pa；

Lf——?jiǎng)右好嫔疃?，m。

由公式可看出：抽油機(jī)井的上、下行載荷差越大，沖程損失越大。這與柱塞直徑、下泵深度、沖程、沖次、井下桿柱組合、抽油機(jī)井井筒結(jié)構(gòu)、原油物性都有很大關(guān)系。

3、防沖距與沖程損失的關(guān)系

所謂防沖距就是為防止抽油泵活塞與固定閥發(fā)生相撞，下泵時(shí)把活塞下到底以后，再將抽油桿柱向上提出的一段距離。其值約等于抽油桿柱和油管在液柱載荷作用下發(fā)生彈性伸縮變形之和。在確保沒(méi)有造成活塞底部與泵底碰擊和條件下，減小油井防沖距，不僅能夠減小氣體對(duì)泵效的影響，而且能夠減小低能油井流體進(jìn)泵的阻力，從而提升泵的提升效率。所以減小油井防沖距是控制油井潛力的一個(gè)基礎(chǔ)性的工作。

二、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整方法及對(duì)比

1、現(xiàn)場(chǎng)防沖距調(diào)整方法

抽油機(jī)在調(diào)整防沖距的實(shí)際操作中，多以經(jīng)驗(yàn)法為主，具體方法為：每1000米泵掛深度，防沖距調(diào)整0.8米。但由于每口井采用的工作制度、原油性質(zhì)等不同因素的影響，形成的載荷差存在很大差別，防沖距調(diào)整量也存在很大潛力。

2、實(shí)例分析

如Z23-22井，該井采用φ44mm生產(chǎn)，沖程4.8m，沖次3.5次/分；下泵深度2200m，全井采用φ22mm泵桿、φ62mm油管生產(chǎn)；最大載荷80KN，最小載荷42KN。

按常規(guī)調(diào)整方案操作防沖距調(diào)整距離為H泵*0.8/1000=2200*0.8/1000=1.76m。

根據(jù)理論公式 計(jì)算得出的防沖距為1.42m。在該井下調(diào)0.3m后，未出現(xiàn)活塞碰擊泵底的現(xiàn)象，說(shuō)明計(jì)算合理。

3、推廣應(yīng)用

在全隊(duì)6口井進(jìn)行對(duì)比和計(jì)算，并在5口井中進(jìn)行應(yīng)用，如下表所示：

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用得出：抽油機(jī)井的下泵深度越大，實(shí)際調(diào)整的防沖距與計(jì)算結(jié)合差別也就越大，也就是下泵越深，油井調(diào)整的潛力也就越大。

三、結(jié)論

在抽油機(jī)井生產(chǎn)中，根據(jù)油井載荷及井下工具計(jì)算防沖距的方法得出的結(jié)論不僅適用于抽油機(jī)井檢泵開井的防沖距的初期設(shè)定，而且也可以根據(jù)計(jì)算結(jié)論與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，判斷抽油機(jī)井優(yōu)化潛力，調(diào)整后減小高氣油比油井出現(xiàn)氣鎖或氣體影響的幾率，減小低能抽油機(jī)井，流體進(jìn)泵的阻力，從而提升深井泵的抽汲效率。

參考文獻(xiàn)

[1]采油技術(shù)手冊(cè) 石油工業(yè)出版社 萬(wàn)仁博

[2]防沖距對(duì)抽油機(jī)井泵效的影響分析 大慶石油學(xué)院 朱君 高源 王慧

（作者單位：大港油田第三采油廠）