抽油機載荷分析及降載荷配套技術探究

康傳雷　王巖　趙永濤

摘 要：研究區塊屬典型低滲透油藏。壓裂投產，天然能量開采，油井產量較高，隨著后續開采地層能量下降，油井動液面逐步加深，油井產能遞減較快。部分油井轉注，注水補充地層能量，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：針對抽油桿柱自身重力產生的懸點載荷，采取不同截面積抽油桿柱多級組合的方式減輕抽油桿自身重量，對于液柱產生的載荷我們無法改變，并且液柱載荷越大，說明泵的抽吸效率越高，油井的產液越好，雖然增加沖程、沖次都增加了懸點載荷，但在合理利用電機效率的前提下，我們適當的增加沖程，減小沖次可以適度的減小振動載荷和慣性載荷，因為沖次是以平方影響這兩個載荷，而沖程只是一次方影響載荷的。對于抽油桿與油管之間的摩擦可通過安裝滾輪扶正器等方法來減小這個摩擦，再者抽油桿與液柱、液柱與油管及液體通過游動閥的摩擦力通過防止油井結蠟、出沙等措施可以減小。

關鍵詞：低滲油藏；抽油機載荷；高效開發；空心抽油桿；設備正常運轉

抽油機是整個采油設備中最重要的一個環節，而分析抽油機懸點所受載荷，對于我們分析系統耗功，提高系統效率有一定的幫助。目前該區塊處于高能耗低產出開發狀態。目前區塊日產液43.9 t，日產油22.4 t，含水48.9%，日注水量80m3，抽油機最大載荷達112.5kN，有3口油井抽油機工字鋼出現不同程度的裂紋，1口油井水泥基礎翹動，嚴重影響了地面抽油機設備正常運轉，如何有效降低抽油機載荷是確保該區塊油井平穩生產亟需解決的關鍵問題。

1 油井抽油機載荷分析

從區塊油井生產數據可以看出，該區塊油井生產層位為S4，生產井段平均在3550 m，油層較深，平均下泵深度2207.4 m，平均動液面2150 m，原油凝固點平均在38 ℃，凝固點較高，含蠟量高，以上因素造成抽油機載荷較大，同時油井生產參數偏高，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，也對抽油機載荷產生較大影響。抽油機在上、下沖程中懸點載荷的組成是不同的。對于稠油來說，摩擦載荷是構成懸點載荷的重要因素，它將使懸點最大載荷增大，使最小載荷減小，是抽油桿下行遇阻彎曲和產生抽油桿漂浮現象的主要原因，因此，對于稠油井設計，摩擦載荷是重要一項，萬不可忽略。 抽油桿柱與液柱之間的摩擦力發生在下沖程，其方向向上，是稠油井內抽油桿下行遇阻的主要原因。

2 抽油機降載荷措施

針對區塊油井生產特點，爐子升溫尤為重要，故從升溫方面入手探索抽油機降載荷措施方法。鑒于區塊油藏低滲，原油含蠟量高、凝固點高，油井產液量低、含水低，故從井筒方面，考慮降載荷措施。目前抽油機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加熱裝置。

（1）理論計算。

從表1可以看出，裝有空心桿熱循環的油井比未裝空心桿熱循環的油井平均抽油桿柱重1291 kg（折算后為12 kN），再加上空心桿內循環的熱水重量平均為405 kg（折算后為4kN），故整個桿柱比未使用空心桿的油井增加16 kN的載荷。所以通過理論計算使用空心抽油桿閉式循環加熱裝置大大增加了抽油機載荷。（2）循環加熱爐溫度與抽油機載荷關系。空心抽油桿閉式循環加熱裝置可有效提高井筒溫度，防止原油在井筒內結蠟，確保循環加熱爐升溫溫度，可有效降低空心抽油桿桿柱重量，從而降低抽油機載荷，通過監控循環加熱爐井筒進水及回水溫度，得出其與抽油機載荷的關系，以便指導現場循環加熱爐升溫管理。

通過井筒進水、回水溫度與抽油機最大、最小載荷關系曲線可以看出，A井循環加熱爐井筒進水溫度控制在70 ℃，回水溫度50℃，抽油機最大載荷111 kN，最小載荷72 kN，最大載荷最大時112.9 kN，最小時110.3 kN，最大載荷可下降2.6 kN。

現場監控發現，循環加熱爐良好的升溫狀況對降低抽油機載荷產生一定影響，抽油機最大載荷降幅達10 kN，由于油井地層供液不足，間出嚴重，造成載荷波動。根據循環加熱爐進水、回水溫度與抽油機載荷的關系，現場應將循環加熱爐進水溫度保持在70 ℃以上，回水溫度保持在50 ℃以上，致使井口溫度在45 ℃以上，超過原油凝固點，既起到防止油井結蠟，又確保抽油機載荷平穩。

3 下步措施

（1）通過對3口裝有空心抽油桿閉式循環加熱裝置的油井抽油機載荷的監控跟蹤，摸索出提高循環加熱爐溫度能降低抽油機載荷，制定出簡單有效班組便于執行的有效措施，即循環加熱爐進水溫度保持在70 ℃以上，回水溫度保持在50 ℃以上，如發現溫度不達標，及時排查原因，調節氣量。（2）為確保循環加熱爐天然氣燃燒效率，定期清理加熱爐煙道。（3）下步摸索改進循環加熱爐火管，增大燃燒面積，提高加熱爐效率。

4 結束語

針對低滲油藏埋藏深、液量低、含蠟、載荷大的開發現狀，在油井正常生產時受載荷影響較大，通過現場試驗研究載荷和空心抽油桿閉式循環加熱裝置溫度的關系，生產數據表明，通過加熱致使井口溫度在45℃以上，超過原油凝固點，既起到防止油井結蠟，又確保抽油機載荷平穩，對低液、高含蠟、載荷大低滲油藏的高效開發具有一定的指導意義。

參考文獻：

[1]塔式抽油機在采油廠的應用[J]. 王朝杰. 石化技術. 2017（12）