抽油機井參數調整對系統效率的影響

李慶龍（中國石油天然氣集團公司節能技術監測評價中心）

原油開采過程中，當沉沒度超過合理沉沒度時，油井產量不再增加，造成系統效率下降。因此，在日常管理中對抽油機井及時作出參數調整，保持油井合理的沉沒度對提高產液量及抽油機井系統效率，實現節能降耗具有重要意義。

1 不同參數對抽油機井載荷的影響

抽油機井沖程、沖速和泵徑可以有多種組合方式，可通過調整沖程、沖速改變泵的理論排量。因此，通過合理組合沖程、沖速，可使抽油機井處于合理運行狀態，最大限度發揮油井產能，從而達到延長機采設備使用壽命和能耗最優的雙重目的。抽油機在不同抽汲參數下工作時，抽油機懸點所承受的載荷也不一樣，懸點最大載荷、最小載荷計算公式為

式中：Pmax、Pmin——懸點最大和最小載荷，kN；

W′r、Wr——上、下沖程中作用在懸點上的抽油桿桿柱載荷，kN；

W′l——作用在活塞上的液柱載荷，kN；

qr——每米抽油桿的桿柱的質量，kg/m；

L——抽油桿的長度，m；

fr——抽油桿截面積，m2；

ρl——抽汲液體的密度，kg/m3；

fp——活塞截面積，cm2；

s——沖程，m；

n——沖速，次/min；

r——曲柄半徑，m；

l——連桿長度，m。

從式（1）、式（2）可以看出：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，載荷隨著沖速的增加是以平方的形式增加和降低，沖速越高對桿、管的損害越大。

沖速增加時，上沖程懸點載荷增大，抽油桿伸長量增加，疲勞程度加大；下沖程懸點載荷降低，下行阻力增大，抽油桿收縮量及彎曲程度增加，易產生桿管偏磨；沖速越高，抽油桿柱循環應力次數越多，當抽油桿最大應力值超過允許應力值時形成裂紋，裂紋在反復交變應力作用下發生擴展，最終導致抽油桿斷[1]。

2 抽油機井參數調整方法研究

通過調整沖程使抽油機井在合理范圍內生產是抽油機井調參的最佳選擇。

應用拋物線法計算合理沉沒度下的產量，然后通過泵的排量公式計算出抽油機井的參數。公式如下：

式中：qf——預測產量，t/d；

qn——目前產量，t/d；

pf——預測井底流壓，Pa；

pl——地層壓力，Pa；

Pn——目前井底流壓，Pa。

泵徑一定的情況下，根據預測產量和抽油井的泵效情況確定該井的精確沖程、沖速：

式中：N——沖速，次/min-1；

d——抽油泵的泵徑，mm；

γ——抽汲液體的密度，kg/m3；

S——沖程，m；

η——泵效，根據廠抽油機井泵效與沉沒度擬合圖確定。

根據理論研究成果：現場對B3-361-52井進行調參，經計算若達到合理沉沒度下限值，該井沖程需上調1 m。該井所用機型為CYJ6-2.5-26HB，實際沖程共有1.7 m、2.1 m和2.5 m三個檔位，調前沖程為1.4 m，沖速為3.6次/min。根據計算結果，在沖速不變的情況下，將上沖程調至2.5 m。調參前后生產情況及示功圖對比見圖1、圖2。

圖1 B3-361-52井調參前示功圖

圖2 B3-361-52井調參后示功圖

表1 B3-361-52井調參前后數據對比

由表1可知，參數調整后，抽油機井沖程增大，產液量有明顯上升，抽油桿載荷變大，系統效率由12.25%提升到18.60%，提高了6.34%。

根據本廠抽油機井生產實際，在保證油井最佳產能的前提下[3]，對沉沒度不合理的其它5口井進行參數調整，平均沖速上調了1.15次/min，沉沒度平均由原來的681 m下降到355 m，產液量由21.43 t/d上升到24.51 t/d，平均增液3.09 t/d，平均系統效率由13.86%上升到19.93%。具體情況見表2。

表2 抽油機井參數調整效果分析

3 結論

1）沉沒度不合理對抽油機井會產生較大影響，因此在日常管理中應及時調整抽汲參數，保持油井在合理的沉沒度范圍內，提高泵效，從而提系統效率。

2）沖速對抽油機井載荷的影響大于沖程，抽油機井上調參應以上調沖程為主，上調沖速為輔，下調參則以下調沖速為主，下調沖程為輔。

3）根據經驗公式及抽油機井泵效與沉沒度的擬合關系圖，推導出抽油機井調參幅度的經驗公式，提高調參精確度。

4）通過調整參數使抽油機井沉沒度在合理范圍內可有效提高抽油機井系統效率。