油田機械采油工藝技術及問題分析

趙 平

（遼河油田金海采油廠，遼寧盤錦 124010）

1 大慶油田機械采油工藝現狀及問題

1.1 抽油機井配套技術

（1）抽油機井優化設計及降機型技術。由于3次技術被大慶油田廣泛使用，油井的產油量也大不如前，開采出的油液性質也發生了一定變化。原有的開采方案會使得負載計算出現較大的誤差，并且會因為沒有充分考慮抽油機的結構而造成抽油機井存的選型出現偏差、設備之間不匹配、負載能力偏低等問題。所以，需要對選型設計方案進行優化處理，以有效降低能源消耗，提升抽油機井的工作產量。

（2）抽油機參數優化技術。抽油機參數對設備運行的狀態有直接的影響。現階段，國內外主要利用二次皮帶減速裝置、變頻器控制裝置和超低轉速大啟動扭矩電機來實現抽油機低沖次，但都存在著傳動效率低，可靠性差等缺點。為此，大慶油田研制了抽油機專用大傳動裝置，經過實際操作，發現這種操作方式能夠大大節省電量。同時，大慶油田還開發了多杯等流型氣錨，利用它可以將油氣分離開來，能有效地提高抽油機井原油產量。此外，抽油泵工作時，油管會在上、下沖程時進行伸長和縮短。在這個過程中，抽油泵的沖程就會有損失。此外，載荷交變的頻率也會影響油管的使用壽命。為提高泵的工作效率，防止泵筒與套管之間發生相對位移，用油管錨定技術對油管柱的伸縮量進行科學把控，以增加產液量。

1.2 螺桿泵井配套技術

螺桿泵采油是一新興的人工舉升采油方式，對于潛油電泵、抽油機柱塞泵、水力活塞泵等機采方式相比較而言，螺桿泵采油的成本少，能適應大多數的作業環境，因設備結構簡單也使操作更加方便。

（1）大慶油田是從1986年采用螺桿泵采油的，從引進螺桿泵技術到熟練掌握螺桿泵技術，再到現在自主開發技術，大慶油田不斷克服技術中出現的定子橡膠脫膠、螺桿泵定轉子抱死等技術問題，目前在機械采油工藝核心技術上和配套技術上獲得了不同程度的成就。游梁式抽油機和潛油電泵已經不再受到人們的青睞，取而代之的是地面驅動桿式螺桿泵，此種采油技術已相對成熟，能很好的適應三元復合驅和聚合物驅，在我國的吉林以及哈薩克斯坦等國內外油田均有使用。

（2）“十一五”以來，隨著我國科技的不斷發展，螺桿泵技術也得到了進一步優化和完善，特別是在大慶油田的原油開采中被充分利用。螺桿泵的特點：一是產能新井使用了1600多臺螺桿泵，約占新井總數的15%；二是通過舉升方式的調整將抽油機、電泵轉換成螺桿泵的井，總計1000多口。螺桿泵井數在2005～2009年實現了快速增長，從2000口螺桿泵井增到近6000口，占比從5%增長到9.5%。此外，利用螺桿泵技術減少了耗電量，年耗電量只占總耗電量的一成。

1.3 外圍低產井配套技術

（1）提撈采油技術。提撈車和罐車是提撈采油時用到的作業工具，兩者需相互配合、缺一不可。提撈采油技術是根據供液不足的井提出的，其相關配套技術符合小井眼、深井、黏稠井等不同類型井開采的要求。提撈采油技術不僅能降低生產成本，對三低油田的開發也有一定幫助。截止到2008年，大慶油田的提撈采油井數量占總數量的7%。

（2）間歇采油技術。抽油機長期處于輕載狀態可以通過間歇采油節能技術解決。間歇采油節能技術可以減少采油的無效流程，從而提高了工作效率。不僅如此，此種技術還能降低機器的磨損率，延長機械的使用壽命，節省了維修機器的成本。以此為基礎對采油工作方式進行優化，從2009～2010年，間歇采油井數量達到332口。

1.4 機采設備節能再制造技術

近些年大慶油田在節能方面獲得的成績，與使用節能電機、節能抽油機等節能設備有著密且關系。節能設備的應用有效控制了能源的消耗量。但因節能抽油機的使用還沒完全普及，所以只占抽油機總數的27%。

（1）常規抽油機節能再制造技術。對老機型抽油機進行改造一直是這幾年大慶油田主要的工作內容，改造對象是下偏杠鈴抽油機和雙驢頭抽油機。因為下偏杠鈴抽油機和雙驢頭抽油機比較容易操作，并且節能效果比其他抽油機效果好，所以先選擇這兩種抽油機進行試點。通過對比發現，在相同的測試環境下，前者節電24.5%，后者節能23.8%。

（2）常規電機節能再制造技術。從大慶油田目前的情況來看，將電機全部換成節能電機需要的資金投入非常大，為能有效地對普通電機進行節能改造，大慶油田結合自身發展情況，制定了一系列的整改方案，并不斷地進行嘗試，最終取得了一定成效。例如，把常規電機改造成雙功率電機或雙速雙功率電機等，都可以有效地節省能耗。

2 新型節能舉升工藝開發

2.1 等壁厚定子螺桿泵舉升工藝

影響設備的使用性能和壽命的重要零件是螺桿泵定子。由于螺桿泵定子的橡膠襯套的厚薄不同，所以在工作時的溶脹、溫脹也會有所差異。由于橡膠最厚的地方也是產生熱量的最主要部分，而造成橡膠襯套形線尺寸不精準，降低了定轉子的嚙合作用，最終導致泵的使用壽命減少，增加了投入成本，降低了工作效率。通過對定子橡膠襯套的厚度進行調整，將其設計成厚度均勻即等壁厚定子螺桿泵。另外增強橡膠襯套形線的精準度，保證泵能夠高效地工作。等壁厚定子的使用不僅能延長泵的使用壽命，還能提高大慶油田的經濟收益。自采用等壁厚定子以來，已表現出不錯的應用效果。

2.2 地面直驅螺桿泵舉升工藝

防反轉機構安全性能不好、驅動系統傳動效率低下等，是普通螺桿泵普遍存在的問題。為此，大慶油田研制了低速大扭矩高效永磁同步電機。相較于普通的驅動方式，該設備更易于操作，節能效果更加突出，且運轉更加平穩。改造后的螺桿泵比改造前節電17%，螺桿泵明顯優于改造前。

2.3 全平衡抽油機舉升配套工藝

新型全平衡抽油機是針對每天約5 m3低產低效油井研制的。改進后的抽油機可以通過改變其運動方式對泵的工作速度進行調控。此外，可以通過精確平衡的手段對其平衡狀態進行調整和改善。同時，外轉子直驅電機的采用對整個系統的工作效率有較大提升，有效降低了開采成本。目前大慶油田已經對2口井進行測驗，測驗發現，抽油機的工作效率能提高10%以上。

2.4 潛油柱塞泵水平井舉升工藝

鑒于大慶油田下泵深度較深、外圍低產低滲透的現狀，相關技術人員研發了往復式潛油柱塞泵舉升工藝。它是以直線往復潛油電機為核心，通過電機驅動抽油泵運動。潛油柱塞泵水平井舉升工藝可有效實現小排量井高效舉升，能最大限度地滿足生產需要。目前潛油柱塞泵水平井舉升工藝，已應用在大慶油田采油七廠、八廠、九廠等外圍油田。應用效果好，未發現其他問題。

2.5 機采系統自動控制技術

機采系統自動控制技術對油田開采十分重要，目前大慶油田使用的自動控制技術是伺服拖動系統。該伺服拖動系統是一個通過調整被控對象的位移情況，使被控對象能自動連續的根據指令完成相關工作的閉環控制系統。自動控制技術具有自適應調整功能，在一定程度上能實現采油的遠程控制，并能節省能源。

3 結語

大慶油田通過試驗和對試驗結果進行不斷總結，研制開發了很多節能舉升的工藝，并獲得良好效果。這說明，自主創新對于油田機械采油工藝技術改進十分重要。同時，相關部門或單位應加大科學技術方面的投入力度，不斷對機械采油工藝技術進行完善和改進，保證工作能夠順利高效地開展。在貫徹實施國家節能減排政策的同時，建設起低碳經濟和綠色油田來。