抽油機懸點上負荷過大的危害及治理對策探討

2018-02-14 05:40:26齊安煒羅先強大慶油田有限責任公司第七采油廠

關鍵詞：抽油機

齊安煒羅先強（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

引言

抽油機井驢頭懸點上負荷由以下因素組成，如：抽油桿在液體中的質量、作用在活塞上的液柱質量、桿柱運動造成的慣性載荷、活塞與泵筒之間的摩擦載荷、管桿之間的摩擦載荷及井口回壓。

抽油機井懸點上負荷過大，會導致抽油機井啟抽困難，能耗增大，同時，抽油桿疲勞加劇，易造成管串落井事故，增加井下作業費用，影響油井產能正常發揮。

隨著最近5年來原油上產力度的加大，單井的產液量逐年增大，油井泵徑逐漸增大。然而，抽油機同步升級較慢，導致油井懸點上負荷超理論最大載荷井逐年上升，從2014年的253口，到2018年達到了703口，增長了450口井（表1）。

2018年7月，全區抽油機井正常生產3 247口井，油機井懸點上負荷超理論載荷井有703口，占總井數的21.6%，其中B區井數最多（354口）。這部分井平均泵徑59 mm、平均沖程2.4 m、沖速4.1 min-1、日產液19.6 t、日產油1.5 t、沉沒度240.5 m（表2）。

表1 近5年抽油機井懸點上負荷超理論最大值井變化趨勢

表2 抽油機井懸點上負荷超理論載荷井目前生產情況統計

1）油井能耗增大，浪費油田電能。2018年上半年統計系統效率共計測試377口井，其中懸點上負荷超理論最大負荷井有42口井。選取與超理論最大負荷井日產液量基本相同的284口井進行對比，平均單井有功功率增加了1.3 kW，噸液耗電增加了10.4kWh/t，系統效率下降了3.1個百分點（表3）。

表3 2018年上半年超理論最大負荷井與對比井的數據統計

2）抽油桿疲勞加劇，引發管串落井事故，增加作業費用。統計2018年1—6月全區內檢泵井366口，其中超負荷井109口，占總檢泵井數的29.8%；其他井421口，其中超最大負荷井156口，占其他井總井數的37.1%，油井懸點載荷超理論最大負荷井作業頻率明顯高于載荷正常井（表4）。

表4 2018年1—6月檢泵井/其他井統計

抽油機懸點上負荷計算公式如下：

式中： ρs——抽油桿（鋼）密度，取7 850 kg/m3；

g——重力加速度，取9.807 m/s2；

Ar——抽油桿橫截面積，m2；

L——抽油桿柱長度，m；

ρl——抽汲液密度，kg/m3

Ap——活塞截面積，m2；

Wr——抽油桿柱質量，t；

S——光桿沖程，m；

n——沖速，min-1；

r——曲柄半徑，m；

l——連桿長度，m；

Fbu——上沖程中井口回壓造成的選點載荷，N；

Fu——上沖程中的最大摩擦載荷，N。

從上述公式可以看出，通過降低抽油桿的桿徑、質量、抽油桿與油管之間的摩擦力、油井井口回壓、沖程、沖速，可有效降低抽油機井的懸點上負荷[1]。

1）對懸點載荷突然上升井，及時進行化清處理，減輕桿管的摩擦阻力，降低懸點負荷[2]。統計2018年上半年，全區化清共計2 698井次，化清前懸點上負荷平均值為56.22 kN，化清后下降到48.3 kN，下降了7.92 kN，油井懸點上負荷有了明顯的下降，取得了良好的效果（表5）。

表5 2018年1—6月化清效果統計

2）對回壓高井定期打干線。液流在地面管線中的流動阻力所造成的井口回壓，將會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，都會增加油井的懸點上負荷[3]；因此，對高回壓井進行定期治理，能夠有效降低油井懸點上負荷，保證油井正常生產。

3）隨檢泵作業，合理優化油井桿管泵組合，降低懸點上負荷。抽油桿桿柱所受的重力在上沖程中始終作用在懸點上，產生了懸點靜載荷，其方向始終向下，故增加了懸點載荷。通過對井下桿管泵組合進行優化，適當換小桿徑，可以在一定程度上降低抽油機井的懸點上負荷[4]（表6）。

表6 不同泵徑、不同桿柱組合下理論懸點上負荷計算

4）對于懸點上負荷長期超理論值、采用化清等方式已經無法有效降低油井懸點上負荷的井，建議適當換大抽油機型[5]，降低油井故障率，保障油井安全平穩生產。2015年至2018年全區換機井累計87口，換機后抽油機井故障率有了明顯降低（表7）。

表7 2015—2018年換機井數統計

1）油井驢頭懸點上負荷包括抽油桿在液體中的質量、作用在活塞上的液柱質量、桿柱運動造成的慣性載荷、活塞與泵筒之間的摩擦載荷、管桿之間的摩擦載荷及井口回壓。

2）油井懸點上負荷過高會導致抽油機井啟抽困難，同時能耗增大，抽油桿疲勞加劇，易造成管串落井事故，增加井下作業費用，影響油井產能正常發揮。

3）通過化清處理，降低油井桿管之間的摩擦力，高回壓井打干線，合理優化桿管組合，可有效降低懸點上負荷，保證油井高效平穩生產。