【導(dǎo)讀】直困擾著塔河油田各大采油廠。為了保障油氣產(chǎn)量、減少采油成本，因此塔河油田機(jī)采。系統(tǒng)工藝優(yōu)化研究亟待解決。塔河油田油藏非常復(fù)雜：開發(fā)層位既有奧陶系碳酸鹽巖，又有石炭系和三疊系砂巖。并且其原油物性差異大：既有輕質(zhì)油，又有粘度高、比重大。的稠油、超稠油。因此，對(duì)于塔河油田機(jī)采井工藝進(jìn)行優(yōu)化十分必要。具體來說，本文研究?jī)?nèi)容主要包括：。率特點(diǎn)及地面井下工作效率計(jì)算方法。加強(qiáng)新型深抽技術(shù)及配套工藝研究，進(jìn)一步有效解決油田生產(chǎn)實(shí)際難題。

　　

【正文】 上的井，選擇沖程不要低于 5m，沖程較低會(huì)使沖程損失更加明顯。 系統(tǒng)效率小于 10%的機(jī)抽井情況統(tǒng)計(jì)見表 311。 西南石油大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 21 表 311 系統(tǒng)效率小于 10%井情況分析表 序號(hào) 井號(hào) 泵徑(mm) 沖程(m) 沖次(n/min) 產(chǎn)液(t/d) 泵效 (%) 泵深 (m) 動(dòng)液面 (m) 沉沒度(m) 有功功率 (kW) 無功功率 (kW) 功率因數(shù) 系統(tǒng) 效率 (%) 原因分析 1 T436CH 70/44 3 55 參數(shù)不合理，沖程太小，沖程損失大，沉沒度高。 2 TK119H 44 5 3 210 該井泵效 %，供液能力強(qiáng)，參數(shù)偏小致使高舉升高度偏低。 3 TK124H 44 5 5 60 供液能力強(qiáng)，沉沒度偏高，泵徑偏小致使高舉升高度偏低，系統(tǒng)效率低。 4 TK127H 57 5 4 80 供液能力強(qiáng)，參數(shù)偏小致使高舉升高度偏低，系統(tǒng)效率低。 5 TK209CH 70/44 5 4 60 85 供液能力強(qiáng)，沉沒度偏高，而參數(shù)偏小致使舉升高度偏低，系統(tǒng)效率低。 6 TK213 70/44 3 0 動(dòng)液面在井口，沉沒度高，但是沖程只有，沖程損失嚴(yán)重，參數(shù)偏小致使高舉升高度為 0，系統(tǒng)效率低。 7 TK7206 56 6 3 0 動(dòng)液面在井口，沉沒度高，該井參數(shù)偏小導(dǎo)致舉升高度為 0，沖次只有 3 次 /分。 總計(jì) /平均 塔河油田機(jī)采井工藝優(yōu)化 22 (2)電泵 井系統(tǒng)效率測(cè)試分析 由于電泵測(cè)試井?dāng)?shù)較少（僅有 8 口），平均系統(tǒng)效率低（ %），且只有 1 口井系統(tǒng)效率大于 10%，其余 7 口井系統(tǒng)效率均小于 2%，故無法從泵掛深度、電泵泵型、實(shí)際揚(yáng)程、產(chǎn)液量等方面分析電泵泵效影響因素，僅從單井分析系統(tǒng)效率低下的原因。其中系統(tǒng)效率小于 10%的電泵井情況統(tǒng)計(jì)見表 312。 表 312 電泵井系統(tǒng)效率小于 10%井情況分析表 序號(hào) 井號(hào) 頻率Hz 泵深 m 泵型m3/d 油壓MPa 套壓MPa 產(chǎn)液t/d 產(chǎn)油t/d 產(chǎn)水t/d 1 DK21H 2300 50 2 TK245H 30 2039 150 3 TK210 47 1764 50 4 TK467 32 1851 80 5 T414CH 45 1995 80 6 TK909H 25 2020 150 7 AT19H 35 2290 80 平均 2034 91 序號(hào) 井號(hào) 含水 % 泵效 % 動(dòng)液面m 沉沒度 m 有功功率 kW 無功功率 kW 視 在功率 kW 系統(tǒng)效率％ 1 DK21H 211 2089 2 TK245H 1 2038 3 TK210 0 1764 4 TK467 0 1851 5 T414CH 0 1995 6 TK909H 0 1997 7 AT19H 0 2290 平均 30 2020 ① DK21H 井：該井由于泵深過大，而動(dòng)液面高、沉沒度大，有效揚(yáng)程偏小，且能耗高，從而導(dǎo)致系統(tǒng)效率偏 低。建議上提泵掛 400 米，離心泵減級(jí)為揚(yáng)程 2020 米。由于離心泵揚(yáng)程有一定的壓頭余地，可有效地保證泵效有較高的水平，采用減級(jí)措施后，可使耗電量有所下降，系統(tǒng)效率上升。 ② TK245H 井：該井系統(tǒng)效率低下主要原因有：一是由于泵深過大，而動(dòng)液面高、沉沒度大，有效揚(yáng)程偏??；二是能排量偏大，造成嚴(yán)重欠載，能耗偏高。建議上提泵掛139 米，由于離心泵揚(yáng)程有一定的壓頭余地，可有效地保證泵效有較高的水平；需分析該井產(chǎn)能情況，如產(chǎn)量達(dá)不到 120m3/d 以上時(shí)，建議換小排量電泵生產(chǎn)。 ③ TK210 井：該井泵效較高、動(dòng)液面在井口 、沉沒度高，導(dǎo)致系統(tǒng)效率偏低。分析該井系統(tǒng)效率偏低的原因：泵排量偏小不能發(fā)揮作用，導(dǎo)致液面抽汲不下去，揚(yáng)程偏大（揚(yáng)程大于泵深 536 米），浪費(fèi)舉升能力。建議分析該井生產(chǎn)能力，選擇排量 150m3/d以上電泵生產(chǎn)，同時(shí)離心泵減級(jí)為揚(yáng)程 1900 米。 ④ TK467 井：該井泵效較高、動(dòng)液面在井口、沉沒度高，導(dǎo)致系統(tǒng)效率偏低。分析該井系統(tǒng)效率偏低的原因：泵排量偏小不能發(fā)揮作用，導(dǎo)致液面抽汲不下去，揚(yáng)程偏小西南石油大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 23 增加能耗（揚(yáng)程小于泵深）。建議分析該井生產(chǎn)能力，選擇排量 150m3/d 電泵生產(chǎn)，同時(shí)離心泵揚(yáng)程選用 2020 米。 ⑤ T414CH 井：該井泵效較高、動(dòng)液面在井口、沉沒度高，導(dǎo)致系統(tǒng)效率偏低。分析該井系統(tǒng)效率偏低的原因：泵排量偏小不能發(fā)揮作用，導(dǎo)致液面抽汲不下去，揚(yáng)程偏小增加能耗（揚(yáng)程與泵深之間余量不足）。建議分析該井生產(chǎn)能力，選擇排量 150m3/d電泵生產(chǎn)，同時(shí)離心泵揚(yáng)程選用 2100 米。 ⑥ TK909H 井：該井動(dòng)液面高、沉沒度高，導(dǎo)致系統(tǒng)效率偏低。分析該井系統(tǒng)效率偏低的原因：一方面由于泵深過大，造成揚(yáng)程偏小，致使泵效偏低、且能耗較高。因而作業(yè)需上提泵掛 397 米。由于離心泵揚(yáng)程有一定的壓頭余地，可有效地保證泵效有較高的水平，上提 泵掛后的同時(shí)揚(yáng)程減至 1800 米，可使耗電量有所下降，系統(tǒng)效率上升。另一方面可能排量偏大，造成嚴(yán)重欠載，能耗偏高。 ⑦ AT19H 井：該井泵效高、動(dòng)液面高、沉沒度高，導(dǎo)致系統(tǒng)效率偏低。分析該井系統(tǒng)效率偏低的原因：一是泵排量偏小不能發(fā)揮作用，導(dǎo)致液面抽汲不下去；二是由于泵深過大，揚(yáng)程偏高，致使能耗較高。因而作業(yè)需上提泵掛 400 米，離心泵減級(jí)為揚(yáng)程2020 米。由于離心泵揚(yáng)程有一定的壓頭余地，可有效地保證泵效有較高的水平，采用減級(jí)措施后，可使耗電量有所下降，系統(tǒng)效率上升。三是建議分析該井生產(chǎn)能力，選擇排量 100m3/d 以上電泵生產(chǎn)。 提高機(jī)采井系統(tǒng)效率的措施 影響機(jī)采井系統(tǒng)效率的因素主要有 [32]：地面設(shè)備（主要是電動(dòng)機(jī)、設(shè)備傳動(dòng)等引起的損耗）、井下工具 （抽油桿的結(jié)構(gòu)尺寸、強(qiáng)度、重量及組合方式，抽油泵的結(jié)構(gòu)等） 、采油管理方面 （生產(chǎn)參數(shù)設(shè)計(jì)的不合理、泵效的降低等） 和其他方面 （井斜狀況、井筒流體的組份與物性、地層能量等） 等。 提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的措施 通過前述對(duì)系統(tǒng)效率的分解式的分析可以看出，提高有桿抽油系統(tǒng)效率 即是提高地面系統(tǒng)效率 和 井下系統(tǒng)效率 。 提高地面系統(tǒng)的 主 要措施 ： 根據(jù)油井井況和抽油桿 柱、泵徑、機(jī)抽參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，優(yōu)選電機(jī)和抽油機(jī)，包括選配節(jié)能電機(jī)和抽油機(jī)及及時(shí)確定和調(diào)整平衡重或平衡半徑。提高井下系統(tǒng)效率的 主 要措施 ： 根據(jù)油井產(chǎn)能，優(yōu)化設(shè)計(jì)泵掛深度、泵徑、沖程、沖次、桿 管 柱組合，選配或研制防氣抽油泵、扶 正 器、 刮 蠟器、油 管 錨、井下氣液分離器、井日密封盒等，確保油井供排 協(xié) 調(diào)，防氣防砂，提高泵效 [33]。 為較大幅度地 提高系統(tǒng)效率 ，對(duì)于抽油機(jī)井課采取如下 措施： （ 1）合理選擇抽油機(jī)型號(hào)與電機(jī)功率 合理選擇抽油機(jī)型號(hào)與電機(jī)功率是一個(gè)簡(jiǎn)單但又具有普遍性的問題。 抽油機(jī)的型號(hào)選擇除滿足設(shè)計(jì)階段的生產(chǎn) 需求外，還必須考慮以后加深泵掛或使用塔河油田機(jī)采井工藝優(yōu)化 24 大泵的需要，因此選擇抽油機(jī)時(shí)往往要考慮設(shè)備的“儲(chǔ)備”能力，又由于抽油機(jī)負(fù)荷的特殊性，一般情況下選型多偏大，容易使抽油機(jī)的電機(jī)處于“大馬拉小車”的運(yùn)行狀態(tài)，其結(jié)果是使電機(jī)電能利用率變差，有桿抽油系統(tǒng)效率降低。 根據(jù)抽油機(jī)的工作特點(diǎn)，其電機(jī)負(fù)載率在 40%～ 50％為正常，負(fù)載率超過 50％為過載，應(yīng)換功率更大一級(jí)的電機(jī)，負(fù)載率不足 35％為輕載，即“大馬拉小車”，裝機(jī)功率應(yīng)下調(diào) [34]。由電機(jī)效率曲線可知，即使抽油機(jī)電機(jī)負(fù)載率在 40%～ 50％的正常范圍內(nèi)，其電機(jī)效率只有 80％左右（ 視電機(jī)型號(hào)不同而不同）。因此，電機(jī)效率是影響抽油機(jī)井系統(tǒng)地面效率的主要因素。 因此，要提高抽油機(jī)井系統(tǒng)地面效率，首先得提高電機(jī)負(fù)載率，在抽油機(jī)型號(hào)必須留有足夠余量而偏大的情況，合理選擇電機(jī)功率，具體實(shí)施中通過建立電機(jī)“調(diào)劑庫(kù)”，周期性地測(cè)試抽油機(jī)電機(jī)的實(shí)耗功率，根據(jù)功率利用率來考察或更換抽油機(jī)的電機(jī)。 （ 2）使用節(jié)能型抽油設(shè)備 節(jié)能型抽油設(shè)備的使用是提高有桿抽油系統(tǒng)效率的“硬件環(huán)境”，是提高系統(tǒng)效率的重要保證。因此，從提高有桿抽油系統(tǒng)效率出發(fā)，可以使用以下節(jié)能型設(shè)備： ①節(jié)能型抽油機(jī) 部分異形游梁式抽油機(jī)如 異相型抽油機(jī)、前置型抽油機(jī)、雙驢頭抽油機(jī)等，其動(dòng)力性能明顯優(yōu)于常規(guī)型抽油機(jī)，由于其機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩避開了懸點(diǎn)載荷造成的扭矩峰值，有助于抽油機(jī)井系統(tǒng)地面效率的提高。 ②節(jié)能電動(dòng)機(jī) 節(jié)能電動(dòng)機(jī)又稱高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)差率 s 是用來表示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速no 之間的相差程度的重要參數(shù)，較小的轉(zhuǎn)差率變化會(huì)引起較大的電流和功率的變化。普通電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率在 2%~5%之間，高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率可在 14%~25%之間，因此高轉(zhuǎn)差率電機(jī)具有較軟的機(jī)械特性，可以隨懸點(diǎn)載荷的變化，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在較大范圍內(nèi)變化。高轉(zhuǎn)差 電動(dòng)機(jī)有助于降低減速器曲柄軸扭矩峰值、改善減速器的工作條件；減小輸電線路的熱電流和電動(dòng)機(jī)工作對(duì)電流的變化范圍 [3537]；提高功率因數(shù)、降低電動(dòng)機(jī)的耗電量，從而提高系統(tǒng)效率。 ③天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 由于大多數(shù)抽油井均有一定的伴生氣量，而這部分天然氣的集輸和利用有一定的困難，利用該伴生氣作天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，以作為抽油機(jī)井系統(tǒng)的動(dòng)力，對(duì)油田節(jié)約電力、降低成本具有重要的意義。 ④扶正器和滾輪接箍 抽油機(jī)井井下功率損失是影響井下效率的主要因素。利用滾輪接箍和扶正器能減小桿柱的摩擦功率損失和桿柱的變形，可減小桿柱的功率 損失，對(duì)于斜井和定向井效果更佳。 ⑤玻璃鋼抽油桿 玻璃鋼抽油桿具有強(qiáng)度高、重量輕和彈性好等優(yōu)點(diǎn)。使用玻璃鋼抽油桿能減小井下西南石油大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 25 功率損失，同時(shí)增大柱塞的超行程。 ⑥節(jié)能控制箱 它能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟停、自動(dòng)保護(hù)、節(jié)約電能，以及能改善供電電網(wǎng)質(zhì)量。 ⑦多相分離器、抽油泵承載閥等井下配套裝置 這些井下配套工具有助于改善抽油泵工況，提高抽油泵充滿系數(shù)與泵效。 （ 3）對(duì)抽油機(jī)井系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 抽油泵下泵深度、抽油桿柱結(jié)構(gòu)、泵徑、沖程、沖次等參數(shù)對(duì)系統(tǒng)效率均有一定影響。 ①泵掛深度對(duì)系統(tǒng)效率的影響 機(jī)抽井在一定的機(jī) 桿 泵匹配條 件下，存在一最佳沉沒度：沉沒度過大，下泵深度及抽油桿柱長(zhǎng)度 相應(yīng) 增加，除抽油桿柱與油管柱的彈性變形即沖程損失略有增加外，抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷必然增加，系統(tǒng)輸入功率與能耗必然增加，導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低；反之，若沉沒度過小，因沉沒壓力低導(dǎo)致溶解氣釋放、泵充滿程度下降而引起泵效降低進(jìn)而使有效功率降低，同樣會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低。因此，抽油機(jī)井應(yīng)存在一個(gè)合理的沉沒度或合理的下泵深度，該下泵深度值對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)效率最高值。 ②沖程沖次對(duì)系統(tǒng)效率的影響 在泵徑、泵掛深度、有效揚(yáng)程、桿柱組合相同的條件下，不同沖程沖次的配合直接影響排量、懸點(diǎn) 動(dòng)載荷、沖程損失等，從而影響系統(tǒng)效率。對(duì)比研究表明，抽汲參數(shù)（沖程和沖次）不同，有桿抽油系統(tǒng)效率不同，而且差別較大。對(duì)常規(guī)型抽油機(jī)，抽汲參數(shù)匹配得好與差，有桿抽油系統(tǒng)效率相差近 10%；對(duì)異相曲柄平衡抽油機(jī)，抽汲參數(shù)匹配得好與差，有桿抽油系統(tǒng)效率相差近 8%。 ③抽油桿尺寸對(duì)能耗的影響 較重的抽油桿能耗較大；無論哪種桿柱，隨著沖程長(zhǎng)度增加和沖次下降，其能耗下降；對(duì)于某一特定的桿柱有某一最小沖程才能使其能耗降低。 ④泵徑對(duì)能耗的影響 較大泵徑配以合理的最小沖程，可以使能耗最小，即系統(tǒng)效率最高。因?yàn)榇笾睆降某橛捅每?以在較低的抽汲速度下得到所要求的產(chǎn)液量，從而使水力損失和摩擦損失減小，因此其系統(tǒng)效率提高。但大直徑抽油泵的使用要受到套管尺寸及油管尺寸以及抽油桿強(qiáng)度的限制。 沖程、沖次、泵徑、桿柱組合等參數(shù)對(duì)于抽油機(jī)井系統(tǒng)效率而言，是相互影響相互制約，由于這些抽汲參數(shù)均是離散變量，且組合形式很多，因此要真正提高有桿抽油系統(tǒng)效率，必須以系統(tǒng)效率為目標(biāo)，通過系統(tǒng)優(yōu)化，對(duì)抽汲參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，確定最佳匹配關(guān)系。 （ 4）加強(qiáng)抽油機(jī)的保養(yǎng)，提高抽油機(jī)傳動(dòng)效率 可以從以下幾方面提高抽油機(jī)的傳動(dòng)效率： ①保持抽油機(jī)的平衡 塔河油田機(jī)采井工藝優(yōu)化 26 抽油機(jī)調(diào)平衡是優(yōu)化 抽油機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、節(jié)能降耗、提高系統(tǒng)效率和設(shè)備運(yùn)行壽命的重要管理環(huán)節(jié)。保證抽油機(jī)工作時(shí)的平衡度應(yīng)在 85%以上。 ②皮帶輪使用傳動(dòng)效率高的窄 V帶，調(diào)節(jié)其張緊程度，防止打滑，特別是雨雪天氣。 ③保