低滲透油田抽油機節能技術研究與應用

劉子齊

摘 要：一直以來，低滲透油問題極大困擾著油田企業的生產進度，也大大的影響了油田企業生產效益。因此，有關企業與工作人員為了更好地提高油田生產進度，保障企業效益，對低滲透油田抽油機進行了一系列改進，本文就其節能技術改進做了簡單闡述。

關鍵詞：低碳滲透油田；節能技術；選型；油田企業

近年來，越來越多的油田出現了嚴重的三低問題，即低豐度、低滲透、低產出問題，這些問題一旦產生，按照原來常規方法進行開采，經常出現載荷利用率低，系統效率低，電機功率利用率低等問題，進而影響開采進度與企業經濟效益。基于此，本文通過對低滲透油田抽油機的選型進行分析，提出了其節能技術創新策略。

1 低滲透油田抽油機選型

國內學者針對低滲透油田抽油機能耗高，而且系統效率低的問題也進行了多年的探索與研究，取得了一定的認識，在生產過程中，圍繞實現目標產量，以降低能耗為目標，采油損失功率最低或成本最低原則直接計算工藝參數，可科學合理地確定采油參數，提高機采系統效率，使油井免修期延長。而各種參數的調整有多種組合，在保證單井產量的前提下低能耗低投入的經濟組合確定上還需要進一步研究，以實現低滲透抽油機的經濟運行。

對于抽油機而言，它的主要性能參數主要有懸點的最大載荷、減速箱的額定扭矩、電機的功率、電機的沖程、沖次、以及各連接部位的尺寸、外形的尺寸等等。抽油機在油田生產時，我們應該根據現場應用的經驗搭配計算，不同型號的抽油機都有和它相匹配的減速箱和額定扭矩和電機功率。如果油田的產液量比較小，減速箱的扭矩配置就應該相對較小一般來說，抽油機選型中額定扭矩和電機功率這2個參數一般都是滿足的。所以，低滲透油田抽油機選型主要應該考慮抽油機的額定懸點和抽油機的最大載荷。

我們知道，產液量Q與理論的產液量Qt的比值叫采油泵的效率，用ηvep表示，采油泵效率的影響因素主要有4個。所以泵效的另一表達式為ηvep=ηl·ηB·ηλ·β，ηl為泵的漏失系數，會因為泵的制造裝配的質量、含砂或者腐蝕性液體、泵內結蠟和沉砂等變化而發生變化，ηl理論上應該在百分之九十以上；ηB為油液的收縮系數，受油液物性和開采工藝影響，它的值應該在百分之八十七以上；ηλ為泵柱塞的沖程損失系數，與油井參數、工作沖程等原因有關，對于準確確定油井參數，抽油桿柱和油管柱彈性伸縮造成的沖程損失是一定值，工作沖程越大ηλ越大。β為泵的充滿系數。會受到儲層等原因影響。

2 低滲透油田抽油機節能技術分析

低滲透油田抽油機在運行當中經常會產生各種各樣問題，嚴重影響著企業經濟效益，具體分析，其主要保險在電機利用率低、荷載利用率低及系統效率低三個方面。這些問題的產生主要包含了以下兩個方面。一方面：由于外圍滲透油田產液規律發生變化，油井產液量低，并且隨開發時間的延長，產液量一般不增加或下降；二是抽油機和拖動裝置運動方式發生了變化，目前應用的節能抽油機，其運行特性和游梁抽油機有所不同，其峰值扭矩降低，如雙驢頭、下偏杠鈴抽油機等；拖動裝置克服啟動扭矩的性能提高了，如高滑差、高啟動扭矩、永磁、雙功率電機等。為此，必須對低滲透油田抽油機選型技術進行深入的研究，以滿足油田經濟有效開發的需要，具體我們可以從以下幾個方面入手：

2.1 分析預測已經投產的低滲透油田產液量變化規律

首先，油井的產液量是采液指數與生產壓差的乘積。但是在長期工作中，因為低滲透油田所承受的地層壓力較低，這一壓力的恢復難度較大，面對這種情況，要想提高油田開采進度和效益，我們必須要做好低滲透油田的產液量變化分析工作。低滲透油田產液量變化主要受采液指數影響，通過采液指數變化規律的分析即可得出產液量變化規律，并且，當采液指數最大值時，產液量相應取得極大值。無因次采液指數為某一含水下的采液指數與含水為零時的采液指數（即采油指數）之比，是評價不同含水條件下油井采液能力的指標。它只與儲層類型和油藏流體性質有關，不同儲層無因次采液指數隨含水的變化規律不同。其次，從低滲透油井IPR曲線及現場實際情況看，流壓低于某個值（最小流壓）后，產量隨生產壓差增大而下降。說明不能用加深泵掛和放大生產壓差的方式來提高產量。產生這種現象的原因有3個因素：一是當井底流壓降到一定程度后，在近井地帶的油層中形成氣化液體滲流，使油相滲透率大幅下降。二是當井底流壓降低后，儲層巖石發生彈性或塑性。三是當井底流壓降低后，溶解氣的稀釋效應降低，原油黏度增加。

2.2 初期載荷、扭矩利用率研究

按API標準要求結構件安全系數為3.3，軸件安全系數為5.0，以便滿足抽油機在特殊情況下（活塞卡、軸力與力偶等影響）也不致發生事故。因此，根據選擇游梁式抽油機的原則，同時考慮到抽油機長期可靠工作，低滲透油田抽油機初期最大載荷利用率95%，扭矩利用率90%。

2.3 載荷計算

抽油機在正常工作時，懸點所承受的載荷根據其性質可分為靜載荷、動載荷以及其他載荷。靜載荷通常是指抽油桿柱和液柱所受的重力以及液柱對抽油桿柱的浮力所產生的懸點載荷；動載荷是指由于抽油桿柱運動時的振動、慣性以及摩擦所產生的懸點載荷；其他載荷主要有沉沒壓力以及井口回壓在懸點上形成的載荷。沉沒壓力的影響只發生在上沖程，它將減小懸點載荷[4]。液流在地面管線中的流動阻力所造成的井口回壓，將對懸點產生附加載荷，其性質與油管內液體的作用載荷相同，即上沖程中增加懸點載荷，下沖程中減小懸點載荷。因二者可以部分抵消，一般計算中常可忽略。因此，懸點最大載荷是由抽油桿載荷、液柱載荷、振動載荷和慣性載荷組成。

2.4 扭矩計算

為了使懸點以一定的載荷和一定的抽汲方式（沖程、沖次）工作，減速器曲柄軸就需要給出一定的扭矩，因此，減速器曲柄軸額定扭矩是游梁式抽油機的基本參數之一。理論分析和實際使用表明：減速器曲柄軸凈扭矩大小和懸點載荷，各桿件幾何尺寸及抽油機的平衡程度有密切的關系。

2.5 計算電機功率

對于驅動恒定負載的電動機，將裝置的輸出功率除以裝置的傳動效率，就是所需的電動機的額定功率。抽油機的情況則要復雜的多，其輸出功率（或扭矩）是周期性變化的，但電機的有效功率（輸出功率）是作用在光桿上的功率，即通過光桿來提升液體和克服井下損耗所需要的功率。

結束語

總之，低滲透油田開發過程中，產液量不增加或增加幅度較小；通過提液或放大生產壓差來提高產量的可行性較小；抽油機井初期負載是最大負載。低滲透油田計算光桿功率時摩擦功率不能忽略。

參考文獻

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[2]王鴻勛，張琪等.采油工藝原理[M].北京：石油工業出版社，1989.211～213.

[3]鄔亦炯，劉卓鈞，趙貴祥等.抽油機[M].北京：石油工業出版社.1994.68～70.

[4]萬仁溥.采油工程手冊[M].北京：石油工業出版社，2000.102～105.