如题

提高抽油机井系统效率技术的研究与应用

余中红

（辽河油田分公司技术发展处 辽宁盘锦124010）

摘要 针对抽油机井系统效率低、浪费能源这一问题，试验应用了提高抽油机井系统效率技术。该技术依据井下产能情况对抽油井系统优化、以及抽油井井筒的杆、管、泵系统的优化，并将抽油机输入功率进行了合理的划分，以达到在一定产量情况下系统损失功率最低的效果；在保证产液量不变的情况下，降低生产能耗，提高抽油机井系统效率，延长油井检泵周期。多功能综合测试仪的研制与应用，为快速方便测试提供保证。现场应用结果表明，抽油机井系统效率平均可提高10个百分点以上，单井节电率15%以上，平均延长检泵周期1.7倍。

关键词：油井；抽油机；系统效率；测试仪；试验；应用

有杆泵抽油系统工艺简单、安全可靠，国内油田使用比例达到90%以上。但抽油机井系统效率

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普遍偏低。据2001年石油行业统计结果表明，我国陆上各油田抽油机井平均系统效率为26.7%，而辽河油田抽油机井的系统效率更低，仅为18%左右；对100余口低产井、稠油井调查结果表明，机采效率仅为10%～12％左右。多年来，国内外一直很重视提高抽油机井系统效率的研究和试验工作，在减小无用功、地面抽油设备的损失功率、抽油系统的粘滞损失功率、滑动损失功率和利用气体膨胀功率方面做了深入细致的研究，开发出一系列优化系统效率的设计软件，取得了一定的节能效果，但总体设计理论和优化方法仍建立在传统的数学模型和经验公式基础上。本文提出了以抽油机井系统效率为目标值的抽油井生产参数优化设计技术，通过应用取得了提高系统效率幅度高、节电显著的效果，同时能有效地延长油井的检泵周期，增加油井产量。

1 计算模型的建立

抽油机井系统效率是指抽油系统在一段时间内（一个或几个冲程周期）用于举升液体所消耗的有用功功率与电机输入功率的比值。在一定的输入功率下要提高系统效率，必须降低无用功率；在消耗有功功率一定的情况下，要提高系统效率，必须降低系统的输入功率，即通过降低系统能耗来实现。

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传统的抽油机系统设计主要是依据油井产能进行抽汲参数优选。该设计方法考虑影响系统效率的因素较少，仅根据产液量、动液面、油层深度、原油粘度、原油密度、含水率和油气比等7个参数对油井抽油系统设计。使得设计结果对提高抽油机井系统效率的幅度不明显。

而新理论是把有杆泵采油做为一个系统进行优化，综合考虑了13个动静态参数，依据井下产能设计出9个工作参数（抽油机机型、电机机型、泵深、泵径、冲程、冲次、杆柱组合、杆柱钢级、管径），对抽油井系统优化、以及抽油井井筒的杆、管、泵系统的优化，并将抽油机输入功率进行划分，以达到在一定产量情况下系统损失功率最低的效果。 1.1 油井供液能力与抽汲参数的函数关系

Q=f(P静，P流，P饱，s，n，H，D)

式中：Q为产液量，t/d ；P静为静压,MPa；P流为流压,MPa ；s为冲程,m；n为冲次,次/min；H为泵挂,m；D为抽油泵直径,mm。

1.2 抽油机采油系统输入功率的划分

抽油机采油系统输入功率划分为5个部分，即地面损失功率、粘滞损失功率、滑动损失功率、溶解气膨胀功率和有用功率，确定出五种功率与影响因素的函数关系式： 1.2.1 地面损失功率

Pd=f(W上，W下，s,n,P额)

式中：Pd为地面损失功率，kW；W上为上冲程悬点载荷，kN；W下为下冲程悬点载荷，kN；P额为电机的额定功率，kW。 1.2.2 粘滞损失功率

Pn=f(Q，fw,T地层，T井口，T地面，T蜡，H动，μ,H,D,Df,d,s,n)

式中：fw为含水率，％；T地层为油层温度，℃；T井口为井口温度，℃； T地面为地面温度，℃；H动为动液面深度，m； μ为原油粘度，mPa·s；Df为油管直径，mm；d为抽油杆直径，mm；Pn为粘滞损失功率，kW。

1.2.3 滑动损失功率

Ph=f(L斜，f擦，α斜，s,n,W杆)

式中：Ph为滑动损失功率，kW ；L斜为井斜段长度，m ；α斜为井斜倾角，(°)；W杆为抽油杆柱重量，