機采井精確調參的方法研究

惠振江　（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

機采井精確調參的方法研究

惠振江（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

隨著油井產量變化，抽油機需要進行科學的參數調整。沖速調整受抽油機設備限制，一般有固定4個檔4、6、9、12 min-1。實際操作中，按照這4種參數調整后理論排量往往變化過大或過小，無法滿足生產需要。如何根據油井產量變化進行科學合理的調參，采油七廠應用幾種產量預測模型來確定抽油機合理沖速，再通過可調式皮帶輪實現精確調整抽油機沖速，達到抽油機井合理工作參數，實現油田降本增效的目的。

機采井；精確調參；產量預測模型；可調式低沖速皮帶輪；節能降耗

目前抽油機沖速調整存在以下問題：每調整1次沖速就需要加工并更換1個固定尺寸的皮帶輪，費時費力，增加成本；普通皮帶輪最小尺寸只能達到4 min-1；無法精確調整油井沖速，如5.7 min-1皮帶輪一般加工成6 min-1，7.4 min-1皮帶輪一般加工成7 min-1；沖速調整主要是按抽油機名牌規定的幾個沖速檔位調整的，一般不能正好滿足油井提液需要，往往會出現以下2種情況：當沖速調整幅度較大時，液面抽干燒泵；當沖速調整幅度較小時，液面仍然較高，達不到提液目的。針對以上問題，進行了理論研究并設計加工了可調式低沖速皮帶輪，初步解決了這些問題。

1　參數精確調整的理論依據

對于某1口正常生產的抽油井，抽油泵及油管的漏失量與地層中流入井筒的流體體積相比，可以忽略不計[1]。調整前沖程為s0，沖速為n0，產量為q0,沉沒度為h0，如果要將沉沒度控制在h，沖速n應該調多大？要解決此類問題，必須先預測出沉沒度由h0調整到h的實際產量q，然后才能確定調整后的沖速n。產量預測有以下3種方法[2]。

1.1IPR曲線法

通過系統試井，測得3～5個穩定工作制度下的產量及其流壓，便可繪制該井的IPR曲線，而該井的采油指數可由下式求得：

式中：J——采油指數，m3/（MPa·t）；

q——產量，t；

p——壓力，MPa。

然后，根據調整后流壓p，計算產量q，即

最后，根據泵況計算出抽油機的合理工作制度。

如果泵效為η，則由理論排量公式

得出q=Qη=360πD2snη，n=q/(360πD2sη)；

式中：Q——理論排量，t/d；

D——泵直徑，mm；

s——沖程，m；

n——沖速，min-1

η——泵效，%。

1.2歷史擬合曲線法

當產量較高、液面調整幅度較大時，可根據油井歷史資料，如液面、產量等數據進行回歸，確定液面與產量的關系曲線，最終計算出液面調整到預定深度時沖速的調整量。

1.3物質平衡法

對于低滲透油田，正常生產的低產、低液面油井，當調整液面幅度不大時，產量的變化規律遵循液面恢復法原理，即：抽油井動液面在某一段時間內應該保持相對穩定，也就是說，當參數調整后油套環形空間內液面逐漸下降或上升，油井產量的變化量近似等于油套環形空間的體積變化。因此，通過液面深度的變化，就可以推算出產量的變化，進而確定沖速的調整量。

以上3種方法中的第1種方法，現場應用不便，后2種方法較為適用。

2　可調式低沖速皮帶輪

2.1結構原理

可調式低沖速皮帶輪由1個錐形體、4塊燕尾扇形輪片、1對調參環及調參絲堵組成（圖1）。錐形體上有4個對稱分布的滑道，4塊燕尾扇形輪片尺寸相同（圖2、圖3），1對調參環直徑相同。4塊燕尾扇形輪片，在錐形體滑道上移動到預定的位置后，用1對調參環固定即可實現沖速調整。

圖1　可調式低沖速皮帶輪構成

圖2　燕尾扇形輪片側圖（正）

圖3　燕尾扇形輪片側圖（反）

2.2技術特點

1臺可調式低沖速皮帶輪可替代多個普通皮帶輪使用,在可調整范圍內可對沖速任意調整，沖速調整范圍為3～8 min-1。調參后，可調式低沖速皮帶輪均勻分布的凹槽在較低沖速時具有雨天防滑作用，聯組帶3 min-1輪最小包角可達42°。調參時，錐形體固定在電動機輪上不動，只需更換不同直徑的調參環、移動輪片即可，具有節省人力物力、調整方便等優勢。

3　現場試驗

為驗證精確調參理論和可調式皮帶輪的精確調整沖速的實用性，先后進行了提液井調參試驗，沖速大于8 min-1井理論排量不變提沖程降沖速試驗和長期供液不足井、低效井進一步降低沖速節能降耗試驗。

3.1提液井調參

1口井5月份調參前生產數據：日產液5 t，含水60%，沉沒度298 m；工作參數：泵徑32 mm，沖程3 m，沖速5 min-1；當將沉沒度控制在198 m時，在泵徑、沖程、泵效、含水等參數不變的情況下，調整的沖速值計算如下：

1）將含水率f＝60%，原油密度γ0＝0.864 1 t/ m3，代入公式得混合液密度

2）將D=32×10-3m,s＝3m，n=min-1,代入公式得理論排量Q=16.4 t/d

3）將q0=5 t，Q=16.4 t/d代入公式η=q0/Q，得泵效η＝30.5%。

4）因將沉沒度由298 m控制到198 m，所以，當△H＝100 m時，則產量變化量把d1＝124.26×10-3m，d2＝73×10-3m，0.945 6 t/m3代入該式，得q′=0.75 t。

5）將q0＝5 t，q′＝0.75 t代入公式q=q0+q′，得調參后的產量q=5.75 t。

6）將q=5.75 t，D＝32×10-3m，s＝3 m，η＝30%代入公式n=q/（360πD2sη），得調參后沖速n=5.5 min-1。

7）將該井抽油機沖速調整完3 d后，實測沉沒度為163 m，滿足了實際要求。

表1是另1口井2014年沉沒度與產量數據，按表1數據可得擬合曲線。該井沖程、沖速、泵徑分別是2.1 m、6 min-1、32 mm；2015年3月份日產液、含水率、沉沒度分別為7 t、22%、575 m；混合液密度為0.882 7 t/m3；計算理論排量和泵效分別為12.87 t/d、54.4%。為將該井液面控制在475 m，按擬合曲線產量應該達到11 t。如果泵徑、沖程、含水率、泵效等參數不變，根據公式n=q/（360πD2sη）,可得出n=7.3 min-1。按此沖速調整1周后，測試該井沉沒度為489 m，基本與擬合曲線吻合，達到了參數精確調整目的。

表1　另1口井2014年沉沒度與產量數據

3.2降低沖速

統計6月份連續4個月沉沒度小于50 m井56口，這部分井沉沒度低、長期供液不足、系統效率低。限于設備原因，沖速最小只能達到4 min-1，采用常規方法無法再調小參數。為此，對其中40口低液面井進行沖程不變、降低沖速試驗，達到了恢復液面和節能降耗目的。

4　結論

1）參數調整可以根據歷史擬合法或物質平衡法計算調整后的沉沒度、產量和沖速。

2）應用可調式低沖速皮帶輪可以根據需要對沖速任意調整，達到精確調整參數，合理協調理論排量的目的。

[1]關天勢.抽油機系統節能措施分析[J].石油石化節能,2015, 5（1）：4-5.

[2]馬強，金春玲，佟松林.油田變頻調速裝置經濟運行指標的確定[J].石油石化節能,2015,5（1）：31-32.

（編輯李發榮）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.06.005

惠振江，工程師，2006年畢業于東北石油大學(石油工程專業)，從事采油工程工作，E-mail:huizhenjiang@petrochina.com.cn,地址：黑龍江省大慶油田有限責任公司第七采油廠機械管理中心，163517。

2016-01-18