袁勝利

摘要：根據有桿泵抽油機井系統(tǒng)效率的構成，可以知到，在油井地層條件一定的情況下影響機采系統(tǒng)效率的主要因素包括地面因素、井下因素和管理因素等方面，而且這三者之間是相互聯(lián)系與制約的。具體又分為電動機效率、皮帶-減速箱效率和四連桿機構效率、盤根盒效率、抽油桿柱效率、抽油泵效率和管柱效率。從理論分析和實測數據可以看出，在各節(jié)點效率對系統(tǒng)效率的影響中，抽油桿柱效率對系統(tǒng)效率影響 2.4 個百分點，僅次于抽油泵效率對系統(tǒng)效率的影響，對油田來說后續(xù)調整潛力小，有必要對提高抽油桿柱效率進行研究。

關鍵詞：桿柱效率；節(jié)點分析；優(yōu)化組合；系統(tǒng)效率；調整策略

抽油機井系統(tǒng)效率是反映機采系統(tǒng)高效舉升的綜合指標，在各節(jié)點效率中桿柱對系統(tǒng)效率的影響僅次于抽油泵所產生的影響。有桿泵抽油機井采油系統(tǒng)是指包括拖動電動機、抽油機、抽油桿、抽油泵、井下管柱和井口裝置等組成的系統(tǒng)，其機采系統(tǒng)效率由地面效率和井下效率兩部分構成。以光桿懸繩器為界，懸繩器以上部分為機采地面效率，懸繩器以下部分為機采井下效率。通過理論計算與實際測試優(yōu)化桿柱組合和桿柱長度對系統(tǒng)效率的影響，挖潛系統(tǒng)效率提升空間?，F場試驗 10 井次，系統(tǒng)效率平均提升 1.8 個百分點。

1 桿柱組合與系統(tǒng)效率關系敏感性分析

系統(tǒng)效率是由有效功率和輸入功率之比決定的，輸入功率由五部分消耗功率組成：地面損失功率、黏滯損失功率、滑動損失功率、溶解氣膨脹功率、有效功率。當油井產液量、舉升高度保持穩(wěn)定的情況下，有用功率基本不變，系統(tǒng)效率的大小主要取決于其他四部分消耗功率，消耗功率越大，系統(tǒng)效率越低，而前三部分消耗功率均與桿柱有關。

由上述公式可知：桿柱載荷減少，地面損失功率減少；管徑、桿徑比增加，而黏滯損失功率減少；管桿長度減小，黏滯損失功率和滑動損失功率也減少。而實際生產中桿柱載荷由桿柱組合及桿柱長度決定，桿柱長度則由泵深決定。按照上述理論，同時考慮載荷及彈性形變兩方面影響因素，對兩種提高桿柱效率的措施進行敏感性分析。

1.1 桿徑組合對系統(tǒng)效率影響

以 A井為例，在參數、產液量、動液面保持穩(wěn)定，桿柱強度滿足目前下泵深度 的前提下，計算三種不同類型桿柱組合的功率損耗。只考慮載荷變化時，桿柱組合降低一個級別，

載荷下降 10.8 kN，消耗功率下降 0.33 kW，系統(tǒng)效率提高 3.4 個百分點；降低兩個級別，載荷下降19.2 kN，消耗功率下降 0.52 kW，系統(tǒng)效率提高 5.8個百分點。只考慮彈性形變時，桿柱組合降低一個級別，泵效降低 2.1 個百分點，系統(tǒng)效率降低 0.91 個百分點；降低兩個級別，泵效、系統(tǒng)效率分別降低 5 個百分點、2.34個百分點。

綜上兩方面因素，桿柱組合降低一個級別，消耗功率減少 0.38 kW，系統(tǒng)效率增加 2.53 個百分點；桿柱組合降低兩個級別，消耗功率減少 0.64kW，系統(tǒng)效率增加3.38個百分點（圖1）由實測結果可知，桿柱降低一個級別，消耗功率降低0.3 kW，系統(tǒng)效率提高2.3個百分點。

1.2 桿柱長度對系統(tǒng)效率影響

以A井為例，在參數、產量、動液面保持穩(wěn)定的前提下，將該井上提泵掛 100 m和200 m，計算各項功率損耗。只考慮載荷變化時，上提泵掛 100 m 后，載荷下降 3.3 kN，消耗功率降低 0.15 kW，系統(tǒng)效率提升 1.29 個百分點；上提泵掛 200 m 后，載荷下降6.3 kN，消耗功率降低 0.27 kW，系統(tǒng)效率提高 2.60個百分點。只考慮彈性形變時，上提泵掛 100 m 后，泵效提高 0.6 個百分點，系統(tǒng)效率提高 0.21 個百分點；

上提泵掛200 m 后，泵效提高1.1個百分點，系統(tǒng)效率提高0.41個百分點。

綜上兩方面因素，上提泵掛 100 m 后，消耗功率降低 0.14 kW，系統(tǒng)效率提升 1.65 個百分點；上提泵掛200 m 后，消耗功率降低0.25 kW，系統(tǒng)效率提高3.12個百分點。由不同含水級別油井沉沒壓力與泵效關系可知合理沉沒壓力控制區(qū)間，根據合理沉沒壓力制定單井具體上提泵掛長度。實測結果表明，上提泵掛 100 m 后，消耗功率減少0.2 kW，系統(tǒng)效率提高2.1個百分點。

由不同含水級別油井沉沒壓力與泵效關系可知合理沉沒壓力控制區(qū)間，根據合理沉沒壓力制定單井具體上提泵掛長度。實測結果表明，上提泵掛 100 m 后，消耗功率減少0.2 kW，系統(tǒng)效率提高2.1個百分點。

2 管桿優(yōu)化實施效果

通過幾年來不斷的發(fā)展完善機采工藝、實施精細化管理，機采系統(tǒng)效率得到了顯著的提高。2017年實施管桿優(yōu)化設計10井次，日節(jié)電12.7kWh，節(jié)電率9.9%，系統(tǒng)效率提 1.8 個百分點。其中，上提泵掛8 井次，日節(jié)電 9 kWh，節(jié)電率6.6%，系統(tǒng)效率提升 2.1 個百分點；桿柱降級 2 井次，日節(jié)電 12 kWh。節(jié)電率 13.2%，系統(tǒng)效率提升1.0個百分點。

3 結論

1）桿柱降級和上提泵深可以減少桿柱負荷，降低消耗功率，提高抽油機井系統(tǒng)效率。2）桿柱降級方面，在滿足目前下泵深度的情況下，使用相對較輕的抽油桿組合。3）上提泵深方面，對不同含水級別的油井，根據對應的合理沉沒壓力控制區(qū)間制定具體上提泵掛長度。

參考文獻

[1] 鄭海金.抽油機井地面損失功率計算方法的研究與認識[J]. 石油天然氣學報. 2015（04）

[2] 李誠.影響抽油機系統(tǒng)能耗原因分析及節(jié)能對策[J]. 石油石化節(jié)能. 2016（10）

（作者單位：現河采油廠新春采油項目部）