抽油機井地面汲油參數(shù)對單耗的影響

車德智（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

1 單耗影響因素的理論分析

油田開發(fā)的最終目的是盡可能多地從地下采出原油[1]，而機采節(jié)能工作的宗旨就是在保證一定原油產(chǎn)量的情況下，盡可能減少電能的消耗。單耗即從井下舉升出單位質量的混合液需要消耗的電能，因此，其成為評價機采井能耗水平的核心經(jīng)濟技術指標。

游梁抽油機井單耗的計算公式如下：

式中：H——舉升高度，m；

Q——實際產(chǎn)液量，m3/s；

ρ——混合液密度，kg/m3；

g——重力加速度，m/s2；

ΔP——無效功率損失，kW。

從上述公式可以看出，單耗的影響因素主要涉及三個方面：抽油機井的實際舉升高度、無效功率損失、實際產(chǎn)液量。在不改造油層的前提下，很難提高抽油機井的實際產(chǎn)液量和實際舉升高度，所以降低單耗主要從減少抽油機井的無效功率損失入手[2]。

根據(jù)有桿抽油系統(tǒng)的組成情況，可以把有桿抽油系統(tǒng)的無效功率損失ΔP按式（2）分解，即

式中：ΔP1——電動機熱損失和機械損失；

ΔP2——皮帶傳動摩擦損失；

ΔP3——減速箱摩擦損失；

ΔP4——四連桿摩擦損失；

ΔP5——密封盒摩擦損失；

ΔP6——抽油桿彈變與摩擦損失；

ΔP7——泵機械、容積與水力損失；

ΔP8——管柱損失。

通過理論分析認為電動機熱損失和機械損失主要受設備參數(shù)的影響，皮帶、減速箱、四連桿、密封盒、抽油桿的摩擦、彈變損失及管柱損失會隨著沖速的增加而增加；泵的容積損失會隨著沖程的增加而減小，在理論排量不變的前提下放大沖程、減小沖速是降低抽油機井單耗的有效方式[3]。

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

應用某礦機采節(jié)能綜合數(shù)據(jù)庫，選取抽油泵的理論排量范圍從25 t/d至35 t/d的正常生產(chǎn)井267井次，統(tǒng)計不同沖程和沖速對單耗的影響（圖1、圖 2）。

由圖1、圖2可知，在相同理論排量范圍下，單耗隨著沖程的增大而下降，隨著沖速的增加而上升。

圖1 沖程與單耗關系曲線

圖2 沖速與單耗關系曲線

3 現(xiàn)場驗證及效果分析

本著泵況良好、計量準確的原則，選取A井和B井，在抽油泵理論排量不變的前提下，重新匹配該井沖程、沖速，分別記錄下“大沖程、小沖速”、“小沖程、大沖速”兩種生產(chǎn)狀況下不同的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，加以分析。

試驗錄取A井調參前后各項數(shù)據(jù)如表1所示。

A井的抽汲參數(shù)調整措施是：沖程由1.8 m上調至2.5 m，沖速由6.7 min-1下調至4.8 min-1；B井的抽汲參數(shù)調整措施是：沖程由1.8 m上調至2.5 m，沖速由5.6 min-1下調至4.1 min-1，理論排量基本保持不變。

1）泵的充滿程度變化。以A井示功圖為例（圖3），2口抽油機井示功圖由調參前的供液不足變?yōu)檎Ｊ竟D，證明泵的充滿程度得到加強。

圖3 A井調參前后示功圖對比

2）最大載荷和交變載荷的變化。2口井的最大懸點載荷都有所降低，A井上下載荷差減小了5.07 kN，B井上下載荷差減小了7.02 kN，交變載荷明顯降低，減少了抽油桿的彈變損失[4]。

表1 抽油機井地面參數(shù)匹配能耗變化統(tǒng)計

3）抽油泵的工作效率變化。A井日產(chǎn)液量由8.1 t/d上升至9 t/t，B井日產(chǎn)液量由13.2 t/d上升至13.7 t/d，A井抽油泵的泵效上升了4.8個百分點，B井泵效上升了1.21個百分點，泵的工作狀況得以改善。

4）機采井的單耗變化。2口井的日耗電量分別下降了7.5 kWh和5.7 kWh，加上2口井的日產(chǎn)液量均有提升影響，相當于單耗公式中的分子因素減小，分母因素增大，使機采井單耗分別下降了2.6 kWh/t和0.69 kWh/t。

5）機采井的系統(tǒng)效率變化。在理論排量不變的情況下，由于懸點載荷和交變載荷的降低，使2口井的抽油系統(tǒng)所需輸入功率減小，同時在減速箱、四連桿機構及盤根盒處的能量損耗也隨之減小，使2口井的平均系統(tǒng)效率由20.03%提升至22.73%，上升了2.7個百分點，系統(tǒng)效率得以提高。

4 結論

1）抽油機井生產(chǎn)過程中，隨著沖程的上升，增加了抽油泵的有效容積，減少了泵的容積損失[5]。

2）隨著沖速的上升，增加了抽油機井各機構的摩擦損失與抽油桿、管的彈性損失，有桿抽油系統(tǒng)的無效功率損失增大，使耗電量上升，單耗下降。

3）相同理論排量下，產(chǎn)液量的上升，由于沖程增大而延長了油液從油層進入抽油泵內的進液時間，對泵效的提升要優(yōu)于增加抽汲次數(shù)[6]。

綜上所述，在理論排量不變的前提下，沖程、沖速以“大沖程、小沖速”方式匹配在節(jié)能和增產(chǎn)方面均優(yōu)于“小沖程、大沖速”匹配。結合單耗計算公式，“大沖程、小沖速”方式匹配起到了降低單耗的作用，且調整抽汲參數(shù)措施成本極低，相比較于投資成本較高的更換節(jié)能型拖動設備節(jié)能效果顯著，這也是保證油井能耗最低、效益最大化的有效手段。