抽油機(jī)載荷分析及降載荷配套技術(shù)探究

康傳雷　王巖　趙永濤

摘 要：研究區(qū)塊屬典型低滲透油藏。壓裂投產(chǎn)，天然能量開(kāi)采，油井產(chǎn)量較高，隨著后續(xù)開(kāi)采地層能量下降，油井動(dòng)液面逐步加深，油井產(chǎn)能遞減較快。部分油井轉(zhuǎn)注，注水補(bǔ)充地層能量，由于地層滲透率較低，連通性較差，注水效果不明顯。研究表明：針對(duì)抽油桿柱自身重力產(chǎn)生的懸點(diǎn)載荷，采取不同截面積抽油桿柱多級(jí)組合的方式減輕抽油桿自身重量，對(duì)于液柱產(chǎn)生的載荷我們無(wú)法改變，并且液柱載荷越大，說(shuō)明泵的抽吸效率越高，油井的產(chǎn)液越好，雖然增加沖程、沖次都增加了懸點(diǎn)載荷，但在合理利用電機(jī)效率的前提下，我們適當(dāng)?shù)脑黾記_程，減小沖次可以適度的減小振動(dòng)載荷和慣性載荷，因?yàn)闆_次是以平方影響這兩個(gè)載荷，而沖程只是一次方影響載荷的。對(duì)于抽油桿與油管之間的摩擦可通過(guò)安裝滾輪扶正器等方法來(lái)減小這個(gè)摩擦，再者抽油桿與液柱、液柱與油管及液體通過(guò)游動(dòng)閥的摩擦力通過(guò)防止油井結(jié)蠟、出沙等措施可以減小。

關(guān)鍵詞：低滲油藏；抽油機(jī)載荷；高效開(kāi)發(fā)；空心抽油桿；設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)

抽油機(jī)是整個(gè)采油設(shè)備中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，而分析抽油機(jī)懸點(diǎn)所受載荷，對(duì)于我們分析系統(tǒng)耗功，提高系統(tǒng)效率有一定的幫助。目前該區(qū)塊處于高能耗低產(chǎn)出開(kāi)發(fā)狀態(tài)。目前區(qū)塊日產(chǎn)液43.9 t，日產(chǎn)油22.4 t，含水48.9%，日注水量80m3，抽油機(jī)最大載荷達(dá)112.5kN，有3口油井抽油機(jī)工字鋼出現(xiàn)不同程度的裂紋，1口油井水泥基礎(chǔ)翹動(dòng)，嚴(yán)重影響了地面抽油機(jī)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如何有效降低抽油機(jī)載荷是確保該區(qū)塊油井平穩(wěn)生產(chǎn)亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

1 油井抽油機(jī)載荷分析

從區(qū)塊油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以看出，該區(qū)塊油井生產(chǎn)層位為S4，生產(chǎn)井段平均在3550 m，油層較深，平均下泵深度2207.4 m，平均動(dòng)液面2150 m，原油凝固點(diǎn)平均在38 ℃，凝固點(diǎn)較高，含蠟量高，以上因素造成抽油機(jī)載荷較大，同時(shí)油井生產(chǎn)參數(shù)偏高，平均沖次3.25次/分鐘，泵效僅為14.38%，油井井口回壓平均0.85 MPa，也對(duì)抽油機(jī)載荷產(chǎn)生較大影響。抽油機(jī)在上、下沖程中懸點(diǎn)載荷的組成是不同的。對(duì)于稠油來(lái)說(shuō)，摩擦載荷是構(gòu)成懸點(diǎn)載荷的重要因素，它將使懸點(diǎn)最大載荷增大，使最小載荷減小，是抽油桿下行遇阻彎曲和產(chǎn)生抽油桿漂浮現(xiàn)象的主要原因，因此，對(duì)于稠油井設(shè)計(jì)，摩擦載荷是重要一項(xiàng)，萬(wàn)不可忽略。 抽油桿柱與液柱之間的摩擦力發(fā)生在下沖程，其方向向上，是稠油井內(nèi)抽油桿下行遇阻的主要原因。

2 抽油機(jī)降載荷措施

針對(duì)區(qū)塊油井生產(chǎn)特點(diǎn)，爐子升溫尤為重要，故從升溫方面入手探索抽油機(jī)降載荷措施方法。鑒于區(qū)塊油藏低滲，原油含蠟量高、凝固點(diǎn)高，油井產(chǎn)液量低、含水低，故從井筒方面，考慮降載荷措施。目前抽油機(jī)載荷較大油井主要是三口裝有井筒雙空心抽油桿閉式循環(huán)加熱裝置。

（1）理論計(jì)算。

從表1可以看出，裝有空心桿熱循環(huán)的油井比未裝空心桿熱循環(huán)的油井平均抽油桿柱重1291 kg（折算后為12 kN），再加上空心桿內(nèi)循環(huán)的熱水重量平均為405 kg（折算后為4kN），故整個(gè)桿柱比未使用空心桿的油井增加16 kN的載荷。所以通過(guò)理論計(jì)算使用空心抽油桿閉式循環(huán)加熱裝置大大增加了抽油機(jī)載荷。（2）循環(huán)加熱爐溫度與抽油機(jī)載荷關(guān)系。空心抽油桿閉式循環(huán)加熱裝置可有效提高井筒溫度，防止原油在井筒內(nèi)結(jié)蠟，確保循環(huán)加熱爐升溫溫度，可有效降低空心抽油桿桿柱重量，從而降低抽油機(jī)載荷，通過(guò)監(jiān)控循環(huán)加熱爐井筒進(jìn)水及回水溫度，得出其與抽油機(jī)載荷的關(guān)系，以便指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)循環(huán)加熱爐升溫管理。

通過(guò)井筒進(jìn)水、回水溫度與抽油機(jī)最大、最小載荷關(guān)系曲線可以看出，A井循環(huán)加熱爐井筒進(jìn)水溫度控制在70 ℃，回水溫度50℃，抽油機(jī)最大載荷111 kN，最小載荷72 kN，最大載荷最大時(shí)112.9 kN，最小時(shí)110.3 kN，最大載荷可下降2.6 kN。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，循環(huán)加熱爐良好的升溫狀況對(duì)降低抽油機(jī)載荷產(chǎn)生一定影響，抽油機(jī)最大載荷降幅達(dá)10 kN，由于油井地層供液不足，間出嚴(yán)重，造成載荷波動(dòng)。根據(jù)循環(huán)加熱爐進(jìn)水、回水溫度與抽油機(jī)載荷的關(guān)系，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)將循環(huán)加熱爐進(jìn)水溫度保持在70 ℃以上，回水溫度保持在50 ℃以上，致使井口溫度在45 ℃以上，超過(guò)原油凝固點(diǎn)，既起到防止油井結(jié)蠟，又確保抽油機(jī)載荷平穩(wěn)。

3 下步措施

（1）通過(guò)對(duì)3口裝有空心抽油桿閉式循環(huán)加熱裝置的油井抽油機(jī)載荷的監(jiān)控跟蹤，摸索出提高循環(huán)加熱爐溫度能降低抽油機(jī)載荷，制定出簡(jiǎn)單有效班組便于執(zhí)行的有效措施，即循環(huán)加熱爐進(jìn)水溫度保持在70 ℃以上，回水溫度保持在50 ℃以上，如發(fā)現(xiàn)溫度不達(dá)標(biāo)，及時(shí)排查原因，調(diào)節(jié)氣量。（2）為確保循環(huán)加熱爐天然氣燃燒效率，定期清理加熱爐煙道。（3）下步摸索改進(jìn)循環(huán)加熱爐火管，增大燃燒面積，提高加熱爐效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)低滲油藏埋藏深、液量低、含蠟、載荷大的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，在油井正常生產(chǎn)時(shí)受載荷影響較大，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究載荷和空心抽油桿閉式循環(huán)加熱裝置溫度的關(guān)系，生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，通過(guò)加熱致使井口溫度在45℃以上，超過(guò)原油凝固點(diǎn)，既起到防止油井結(jié)蠟，又確保抽油機(jī)載荷平穩(wěn)，對(duì)低液、高含蠟、載荷大低滲油藏的高效開(kāi)發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]塔式抽油機(jī)在采油廠的應(yīng)用[J]. 王朝杰. 石化技術(shù). 2017（12）