確定抽油機井的合理沉沒度的方法

楊炳戰+魏海+齊霞

摘要：不合理的沉沒度會影響抽油機井的生產，所以有必要對其進行控制。為使油井盡量保持合理的沉沒度范圍，利用曲線擬合法確定了抽油機井的合理沉沒度范圍。為實現抽油機井的合理沉沒度，需對地面參數進行調整，以理論計算和長沖程、慢沖次的效果評價為基礎，提出了充分利用沖程及0. 5次精確沖次調整方法。具體實現時，可應用可調式皮帶輪和二級減速裝置。

關鍵詞：抽油井；抽油機；沉沒度；曲線擬合；參數優選；沖程；沖次

油井的沉沒度過低，泵在供液不足的狀況下抽汲時，可產生液擊現象，并導致額外的沖擊載荷。液體的沖擊載荷與泵徑的關系很大，泵徑越大沖擊載荷越大，液擊使桿管最大載荷與最小載荷的差值增大，螺旋扭矩也增大，桿、管斷脫的可能性增大。如果油井長期在低沉沒度狀態下連續工作，原油脫氣，粘度增大，容易造成結蠟，加速了桿柱的螺旋扭曲。還會產生偏磨，這種磨損不僅傷害抽油桿接箍，也嚴重損壞油管。且再加上沉沒度小，油套環形空間內的液體就少，對油管的徑向束縛力就小，油管的徑向擺動就會相對劇烈，易引起桿、管斷脫。

如果沉沒度過高，油井的流壓就增大，當超過了合理界限時，相對一些薄差油層，由于滲透率低或者地層壓力低，會抑制該層不出液，使該井的產液層層間矛盾突出。而且，當沉沒度超過合理的沉沒度后，油井的產量不再增加，系統效率下降。因此，有必要合理抽油機井的確定沉沒度。

一、合理沉沒度的確定方法

為確定抽油機井的合理沉沒度范圍，統計了某油田234口抽油機井的數據，利用曲線擬合法確定了該油田抽油機井的合理沉沒度范圍。根據統計數據分析，發現泵效與沉沒度的關系曲線符合指數函數的曲線形態.

根據統計數據，發現在相同的沉沒度下，泵效隨含水的變化而變化。因此，根據油井產出液含水的不同進行分類，分別對含水大于80%的井和小于80%的井進行統計并擬合計算，得出來的擬合曲線分別為：

G=71.0e-2115/h（當油井含水大于80%時） G=45.1e-612/h（當油井含水小于80%時） 從擬合結果可以看出，當含水大于80%時，泵效在沉沒度小于300m的范圍內隨沉沒度的增大而增大，并且當沉沒度等于200m時泵效達到60%以上；但是，當沉沒度大于300m時，泵效隨沉沒度變化的幅度變小。說明當含水大于80%時，保持200～300m的沉沒度較合理。同樣，當含水小于80%時，沉沒度范圍為300～400m。

二、合理沉沒度的實現

在合理沉沒度范圍確定以后，為保持其在合理范圍內，需對地面參數進行調整。而以往地面調整參數僅限于4、6、9、12等固定皮帶輪，造成頻繁、反復調參，而部分井沖次為4次仍供液不足，只能間抽，對泵壽命有較大的影響。因此，需對精細參數和二級減速進行研究及對長沖程、慢沖次的效果進行評價。

（一）依據皮帶輪直徑精確調整沖次

根據皮帶傳動的計算公式以及減速箱傳動原理得出公式：沖次=電機帶輪外直徑@電機轉速/減速箱皮帶輪直徑@傳動比；根據抽油機現有的沖次，，得出：預調沖次=電機帶輪外直徑@原沖次/原電機帶輪外直徑。

（二）具體實現方法

1）應用可調式皮帶輪 可調式低沖次皮帶輪由錐形體、4塊扇型輪片及調參環組成，在應用中可根據實際需要加工不同直徑的調參環， 4塊扇型輪片在錐形體上左右滑動可實現對沖次的精確調整。其優點是在設計可調整范圍內實現對沖次的任意調整，設計的特殊凹槽在低沖次時具有防滑作用，調參時只需更換不同直徑的調參環、移動輪片，具有節省人力物力、調整方便等特點，參數調整范圍3～6次/min。

2）應用二級減速裝置 為解決皮帶包角不能無限縮小和可調式低沖次皮帶輪最小沖次只能達到3次/min的問題，可采用二級減速裝置。該裝置主要由底座、輸入輪、輸出輪、傳動軸、軸承部件組成。其工作原理是：輸入輪和輸出輪安裝在傳動軸上，傳動軸通過兩個軸承固定在底座上，傳動時電機帶動大輪，大輪通過傳動軸帶動小輪做相同角速度的轉動，由于兩輪的半徑差異使得兩輪的線速度不一樣，從而實現了減速調參的作用，調參范圍為1～4次/min。

三、效果評價

隨著抽汲參數的增大，抽油機懸點最大載荷增加，最小載荷降低，交變載荷增加；但是，隨著沖次的增加，載荷是以平方的形式增加和降低，因此，沖次越大對桿的損傷就越大。隨著沖次的增加，上沖程時，懸點載荷增大，抽油桿的伸長量增加，使抽油桿疲勞程度加大；下沖程時，懸點載荷降低，下行阻力增大，抽油桿的收縮量增加，抽油桿彎曲程度增加，易產生桿管偏磨；沖次越大，抽油桿柱循環應力次數越多，抽油桿易發生疲勞破壞。當抽油桿最大應力值超過允許應力值時，開始形成裂紋，裂紋在反復交變應力作用下發生擴展，最終導致抽油桿斷。分析抽油機在長沖程、低沖次下的運行表明：隨著沖次降低，最小載荷上升，下行阻力減少，抽油桿收縮量減少，有效沖程增加，增加泵排量；沖次降低，可增加油層液體向泵筒內流動時間，泵筒充滿程度增加，提高油井的泵效，增加油井的產量，進而提高油井的系統效率。

參考文獻

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