張華先 潘晨 虞小衛(wèi) 蔡旭東

摘 要：目前，我國(guó)的科技發(fā)展十分想迅速，為了保證抽油機(jī)舉升工藝系統(tǒng)滿足生產(chǎn)要求、提高整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、延長(zhǎng)設(shè)備的整體壽命，需要對(duì)抽油機(jī)舉升工藝系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)舉升工藝方案設(shè)計(jì)思路，對(duì)每一項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的預(yù)測(cè)方法進(jìn)行歸納匯總，并對(duì)應(yīng)用中的注意事項(xiàng)及局限性進(jìn)行分析，對(duì)抽油機(jī)井舉升工藝方案設(shè)計(jì)起到積極地指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī);舉升工藝;方案;設(shè)計(jì)方法

0 引言

如今我國(guó)對(duì)油田資源的開發(fā)開始進(jìn)入后期階段，當(dāng)前因?yàn)獒槍?duì)聚合物驅(qū)油技術(shù)的開發(fā)手段與運(yùn)用技術(shù)都在不斷完善，我廠實(shí)踐所匯集的數(shù)據(jù)也顯示抽油機(jī)井檢泵率指標(biāo)指數(shù)也節(jié)節(jié)攀升，從舉升工藝“硬件”潛力看，基本上達(dá)到了極限。今后降低其檢泵率的重要舉措是，從舉升工藝的管理方面出發(fā)，研究也進(jìn)入了后期階段，通過完善相關(guān)的工作制度，保證抽油機(jī)井的合理運(yùn)行，除此之外，還希望達(dá)成抽油機(jī)穩(wěn)定、長(zhǎng)期的生產(chǎn)，這對(duì)油田開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益的提高有著十分重要的作用。

1 抽油機(jī)井舉升工藝適應(yīng)性分析系統(tǒng)動(dòng)態(tài)控制圖和參數(shù)

1.1 抽油機(jī)井地面設(shè)備動(dòng)態(tài)控制圖

1）參數(shù)的選擇能夠反映抽油機(jī)井地面設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的主要特性參數(shù)有懸點(diǎn)載荷、曲柄軸輸出扭矩、電機(jī)實(shí)耗功率。2）驢頭懸點(diǎn)載荷驢頭懸點(diǎn)載荷是反映抽油機(jī)井的工作能力的重要參數(shù)之一，也是選型的主要依據(jù)，當(dāng)抽油機(jī)工作時(shí)，驢頭懸點(diǎn)主要承受以下五種載荷，即：（1）抽油桿桿柱重;（2）油管內(nèi)活塞以上液柱重;（3）抽油桿柱和液柱在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的慣性載荷;（4）抽油桿柱和液柱在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)載荷;（5）活塞與泵筒、抽油桿與油管內(nèi)壁的摩擦，以及抽油桿與液柱、液流與油管內(nèi)壁的摩擦等。若不考慮摩擦載荷的影響，抽油機(jī)井懸點(diǎn)最大載荷Pmax和最小載荷Pmin：Pmax=Wl+Wr（1+SN2/1790）Pmax——抽油機(jī)井懸點(diǎn)最大載荷，單位（N）;Wl——柱塞以上液體的重力，單位（N）;Wr——桿柱在空氣中的重力，單位（N）;SN2/1790——無因次動(dòng)載荷系數(shù);Pmin=Wrl-Wr×SN2/1790Wrl——桿柱在液體中的重力，單位（N）;抽油機(jī)井負(fù)載利用率f：f=P實(shí)際/P銘牌×100%P實(shí)際——抽油機(jī)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)載荷，單位（KN）;P銘牌——抽油機(jī)銘牌允許最大載荷，單位（KN）;3）減速箱曲柄軸輸出扭矩減速箱曲柄軸輸出扭矩是衡量抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的重要技術(shù)參數(shù)，其經(jīng)驗(yàn)公式M實(shí)際：M實(shí)際=30S-0.236S×（Pmax-Pmin）抽油機(jī)井減速箱曲柄軸輸出扭矩利用率M：M=M實(shí)際/M銘牌×100%M實(shí)際——抽油機(jī)減速箱曲柄軸實(shí)測(cè)輸出扭矩，單位（KNm）;M銘牌——抽油機(jī)減速箱曲柄軸銘牌輸出最大扭矩，單位（KNm）.

1.2 抽油機(jī)井地面設(shè)備適應(yīng)性動(dòng)態(tài)控制圖的繪制

此時(shí)若是將期減速箱扭矩利用率轉(zhuǎn)變成為X軸的情況下，那么可以把負(fù)載利用率當(dāng)做四Y軸，再構(gòu)建相應(yīng)的直角坐標(biāo)系，此時(shí)繪制出的控制圖能夠檢驗(yàn)抽油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中液量和泵徑，之間的具體運(yùn)行是否完全匹配，如果電機(jī)功率的利用率為X軸，那么可以Y軸的負(fù)載利用率具體來描繪出相關(guān)的適應(yīng)性動(dòng)態(tài)控制圖，這個(gè)繪制的圖片能夠具體檢驗(yàn)液量與電機(jī)相互間是否完全匹配。

1.3 抽油泵設(shè)計(jì)

（1）下泵深度的確定抽油泵的作用是將不低于預(yù)測(cè)產(chǎn)液量的流體舉升至地面。產(chǎn)液量和井底流壓決定泵的下入深度。常用的下泵深度預(yù)測(cè)方法有經(jīng)驗(yàn)公式法和供排協(xié)調(diào)點(diǎn)法。經(jīng)驗(yàn)公式（3）依據(jù)井筒多相流壓力分布特點(diǎn)，用于下泵深度估算。

式中：Hp—下泵深度，m;Hz—油層中部，m;Pfs—井底流壓，MPa;Pλ—泵吸入口壓力，MPa;γo—混合液密度，g/cm3。應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件繪制IPR曲線和不同下泵深度的流出曲線，得出多個(gè)協(xié)調(diào)點(diǎn)處的井底流壓和產(chǎn)量，選取滿足產(chǎn)能預(yù)測(cè)要求的協(xié)調(diào)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的下泵深度即為投產(chǎn)初期抽油泵的下泵深度。

1.4 抽油泵適應(yīng)性動(dòng)態(tài)控制圖

抽油機(jī)井生產(chǎn)過程是油層生產(chǎn)能力和深井泵工況相互影響、協(xié)調(diào)的過程。抽油機(jī)井動(dòng)態(tài)控制圖是在平面坐標(biāo)圖中描述井底流壓與抽油泵泵效之間的關(guān)系，是地層供液能力同抽油泵排液能力有機(jī)結(jié)合。由于目前流壓是通過泵吸入壓力和油層中深到泵吸入口液柱壓力計(jì)算得到的。在套壓合理的條件下，應(yīng)用沉沒率（沉沒度/泵深×100%）替代流壓，相比更直觀反映油層供液能力。抽油泵動(dòng)態(tài)控制圖的繪制橫坐標(biāo)為泵效，縱坐標(biāo)為沉沒率;如圖2-3所示。低效區(qū)：泵效0-20%，沉沒率0-40%;泵效20%-30%，沉沒率0-30%。分析原因：?jiǎn)尉┮耗芰Σ睢z泵區(qū)：泵效0-20%，沉沒率40%-100%;泵效20%-30%，沉沒率70%-100%。分析原因：由于斷脫、漏失等原因異常。下調(diào)參數(shù)區(qū)：泵效30%-70%，沉沒率0-20%。分析原因：工作制度不合理，參數(shù)偏大。上調(diào)參數(shù)區(qū)：泵效30%-80%，沉沒率70%-100%。分析原因：工作制度不合理，參數(shù)偏小。待落實(shí)區(qū)：泵效80%以上，沉沒率0-50%;泵效70%-80%，沉沒率0%-30%。分析原因：選值資料不準(zhǔn)，需核實(shí)。自噴區(qū)：泵效80%以上，沉沒率50%-100%。分析原因：參數(shù)偏小，供液能力大。

2 抽油桿和抽油機(jī)的確定

根據(jù)《采油工程手冊(cè)》中的計(jì)算公式，結(jié)合下泵深度、泵徑預(yù)測(cè)結(jié)果，預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)井的最大載荷、最小載荷、扭矩、抽油桿折算應(yīng)力。參考抽油桿使用安全系數(shù)和抽油機(jī)選型要求，進(jìn)行抽油桿組合的選配和抽油機(jī)選型。大慶油田抽油桿工作安全系數(shù)為1.2;抽油機(jī)的載荷利用率小于90%、扭矩利用率小于90%。抽油機(jī)選型時(shí)要參考相似區(qū)塊的已投產(chǎn)井示功圖載荷對(duì)計(jì)算公式進(jìn)行修正。

3 抽油機(jī)井舉升工藝適應(yīng)性分析系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

抽油機(jī)井舉升工藝適應(yīng)性動(dòng)態(tài)控制圖是抽油機(jī)井總井?dāng)?shù)根據(jù)單月數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的。相對(duì)時(shí)間而言是靜態(tài)的。為了連續(xù)觀測(cè)抽油機(jī)單井舉升工藝適應(yīng)性變化情況，引入抽油機(jī)單井措施跟蹤圖表，提高適應(yīng)性動(dòng)態(tài)控制圖的監(jiān)測(cè)和措施后的跟蹤功能，加強(qiáng)了措施的針對(duì)性和可靠性，完善了適應(yīng)性控制圖“動(dòng)態(tài)”的含義。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）抽油機(jī)井動(dòng)態(tài)控制圖根據(jù)目前的研究發(fā)現(xiàn)，其還有待進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)，但是不可忽視的是，該工藝的適應(yīng)性分析體系應(yīng)用價(jià)值非常高，也能夠很大程度上讓追蹤的數(shù)據(jù)更加精確，提高工作人員的工作效率。（2）通過在抽油機(jī)井上的應(yīng)用情況分析可知，其中還是存在著一些不足之處，有必要采取一定的策略和方法來加以完善，使其提供的維護(hù)和治理效果達(dá)到最佳狀態(tài)。（3）結(jié)合具體的計(jì)算機(jī)輔助工作和實(shí)踐應(yīng)用數(shù)據(jù)可以提高整個(gè)抽油機(jī)井的數(shù)據(jù)收集正確率與使用效率，這從根本上滿足了整個(gè)油田日后發(fā)展的要求。

參考文獻(xiàn)

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