超長沖程超低沖速采油裝置的研制與應用

許大明（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

隨著國內油田對難采儲量的動用，低產低效井數不斷增多，造成原油開采的能耗增加。而油田常用的游梁式抽油機在深抽、沖程沖速調節、節能以及間抽等需求方面存在一定局限性，不能完全滿足現場需求。為了滿足開發的需要，研制出一種以柔性鋼絲繩取代部分抽油桿的超長沖程、超低沖速新型采油裝置，分析了其結構和性能，以及在大慶油田的使用情況和節能效果。

1 系統組成及工作原理

圖1 超長沖程、超低沖速高效采油裝置示意圖

圖2 長沖程泵筒結構示意圖

超長沖程、超低沖速高效采油裝置（圖1）使用電動機直接驅動行星減速器卷筒，井下配套長沖程抽油泵柱塞及泵筒（圖2）。控制柜驅動電動機正、反轉，滾筒帶動鋼絲繩完成往復運動，鋼絲繩驅動井下抽油桿、抽油泵完成整個采油過程。通過設定上、下沖程間的停機時間，油井還可以實現智能間歇采油。同時，通過加裝載荷及轉速傳感器和遠傳模塊，可實現示功圖監測、數據采集和遠程傳輸。

2 技術特點

2.1 沖程損失小、泵效高

本裝置使用長沖程泵筒和柱塞密封，采用多級泵筒連接，泵筒間同軸度小于0.03mm。通過計算，下泵深度1000m時，該采油裝置的沖程損失率僅為常規游梁式抽油機的二十四分之一，更有利于提高泵效（表1）。

表1 沖程損失對比

2.2 減少桿管磨損，延長檢泵周期

該采油裝置沖速控制在0～12h-1范圍內。對于產量5m3/d的油井，常規抽油機沖速為每天5760次，而該裝置為每天288次，桿管磨損次數大幅度降低。針對上、下沖程換向點載荷變化大、振動大的問題，電源控制柜采用柔性啟停機，消除了載荷沖擊[2]。同時，采用部分柔性鋼絲繩取代抽油桿，有效降低抽油桿工作載荷。

2.3 設備運行安全可靠

在已有采油裝置基礎上進行了地面結構優化，采用電動機、減速器直驅方式，減少了傳動環節，提高了系統可靠性[3]。

通過涂覆耐磨、耐腐蝕的復合高分子材料，優化鋼絲繩與保護外層的包裹方式（圖3），提高了鋼絲繩破斷拉力和接頭壓接強度[4]，提升了柔性繩表面涂層膠合度、注塑延伸率、摩擦系數、耐溫性。目前鋼絲繩使用免修期已達460天。

圖3 鋼絲繩工藝改進

2.4 配套高效刮蠟器

針對油井結蠟問題，研制了旋轉式井筒刮蠟裝置，井筒內抽油桿每間隔40m安裝1個刮蠟器（圖4）。隨抽油桿上提和下放往復運動，刮蠟器對整個井筒進行旋轉式刮蠟作業，同時刮蠟器表面涂有防結垢涂層，使油井結蠟速度得到減緩[5]。

圖4 旋轉刮蠟器示意圖

3 現場試驗及效果

在大慶油田外圍某區塊現場試驗40口井，替換原游梁式抽油機，采用超長沖程、超低沖速參數、智能間歇采油生產（表2）。在生產過程中，由于井口密封裝置多級密封，提高了井口密封性能，同時具有調偏、對中功能，降低了柔性鋼絲繩磨損，保證其運行可靠［6］。全過程未發生井口跑油、滴漏的問題，有效地保護了井場環境。單井平均免修期與常規游梁式抽油機相比提高70天。

表2 應用效果及性能對比

4 經濟效益

措施實施后，單井平均日增油0.3t，與措施前相比，泵效由25.2%提高到65.3%，節電率為58.9%，單井日節電85.8kWh，增油效益為1401.6萬元/a，節電效益為84.41萬元/a。

5 結論

1）超長沖程、超低沖速高效采油裝置簡化了傳動環節，沖程、沖速可調范圍大，泵效和系統效率得到大幅度提升。

2）長沖程、慢沖速的生產參數減少了桿管磨損，延長了檢泵周期，實現設備安全高效運行。

3）該技術在低產井上具有廣闊的應用前景。通過開展新投產區塊一體化設計和規模化應用推廣，預計可以進一步降低一次性投資和機采井能耗。