抽油機井舉升工藝方案設計方法研究

張華先 潘晨 虞小衛 蔡旭東

摘 要：目前，我國的科技發展十分想迅速，為了保證抽油機舉升工藝系統滿足生產要求、提高整個系統運行的穩定性、延長設備的整體壽命，需要對抽油機舉升工藝系統進行優化設計。根據舉升工藝方案設計思路，對每一項設計內容的預測方法進行歸納匯總，并對應用中的注意事項及局限性進行分析，對抽油機井舉升工藝方案設計起到積極地指導作用。

關鍵詞：抽油機;舉升工藝;方案;設計方法

0 引言

如今我國對油田資源的開發開始進入后期階段，當前因為針對聚合物驅油技術的開發手段與運用技術都在不斷完善，我廠實踐所匯集的數據也顯示抽油機井檢泵率指標指數也節節攀升，從舉升工藝“硬件”潛力看，基本上達到了極限。今后降低其檢泵率的重要舉措是，從舉升工藝的管理方面出發，研究也進入了后期階段，通過完善相關的工作制度，保證抽油機井的合理運行，除此之外，還希望達成抽油機穩定、長期的生產，這對油田開發經濟效益的提高有著十分重要的作用。

1 抽油機井舉升工藝適應性分析系統動態控制圖和參數

1.1 抽油機井地面設備動態控制圖

1）參數的選擇能夠反映抽油機井地面設備運轉的主要特性參數有懸點載荷、曲柄軸輸出扭矩、電機實耗功率。2）驢頭懸點載荷驢頭懸點載荷是反映抽油機井的工作能力的重要參數之一，也是選型的主要依據，當抽油機工作時，驢頭懸點主要承受以下五種載荷，即：（1）抽油桿桿柱重;（2）油管內活塞以上液柱重;（3）抽油桿柱和液柱在運轉時所產生的慣性載荷;（4）抽油桿柱和液柱在運轉時所產生的振動載荷;（5）活塞與泵筒、抽油桿與油管內壁的摩擦，以及抽油桿與液柱、液流與油管內壁的摩擦等。若不考慮摩擦載荷的影響，抽油機井懸點最大載荷Pmax和最小載荷Pmin：Pmax=Wl+Wr（1+SN2/1790）Pmax——抽油機井懸點最大載荷，單位（N）;Wl——柱塞以上液體的重力，單位（N）;Wr——桿柱在空氣中的重力，單位（N）;SN2/1790——無因次動載荷系數;Pmin=Wrl-Wr×SN2/1790Wrl——桿柱在液體中的重力，單位（N）;抽油機井負載利用率f：f=P實際/P銘牌×100%P實際——抽油機現場實測載荷，單位（KN）;P銘牌——抽油機銘牌允許最大載荷，單位（KN）;3）減速箱曲柄軸輸出扭矩減速箱曲柄軸輸出扭矩是衡量抽油機運轉的重要技術參數，其經驗公式M實際：M實際=30S-0.236S×（Pmax-Pmin）抽油機井減速箱曲柄軸輸出扭矩利用率M：M=M實際/M銘牌×100%M實際——抽油機減速箱曲柄軸實測輸出扭矩，單位（KNm）;M銘牌——抽油機減速箱曲柄軸銘牌輸出最大扭矩，單位（KNm）.

1.2 抽油機井地面設備適應性動態控制圖的繪制

此時若是將期減速箱扭矩利用率轉變成為X軸的情況下，那么可以把負載利用率當做四Y軸，再構建相應的直角坐標系，此時繪制出的控制圖能夠檢驗抽油機的運轉中液量和泵徑，之間的具體運行是否完全匹配，如果電機功率的利用率為X軸，那么可以Y軸的負載利用率具體來描繪出相關的適應性動態控制圖，這個繪制的圖片能夠具體檢驗液量與電機相互間是否完全匹配。

1.3 抽油泵設計

（1）下泵深度的確定抽油泵的作用是將不低于預測產液量的流體舉升至地面。產液量和井底流壓決定泵的下入深度。常用的下泵深度預測方法有經驗公式法和供排協調點法。經驗公式（3）依據井筒多相流壓力分布特點，用于下泵深度估算。

式中：Hp—下泵深度，m;Hz—油層中部，m;Pfs—井底流壓，MPa;Pλ—泵吸入口壓力，MPa;γo—混合液密度，g/cm3。應用設計軟件繪制IPR曲線和不同下泵深度的流出曲線，得出多個協調點處的井底流壓和產量，選取滿足產能預測要求的協調點，對應的下泵深度即為投產初期抽油泵的下泵深度。

1.4 抽油泵適應性動態控制圖

抽油機井生產過程是油層生產能力和深井泵工況相互影響、協調的過程。抽油機井動態控制圖是在平面坐標圖中描述井底流壓與抽油泵泵效之間的關系，是地層供液能力同抽油泵排液能力有機結合。由于目前流壓是通過泵吸入壓力和油層中深到泵吸入口液柱壓力計算得到的。在套壓合理的條件下，應用沉沒率（沉沒度/泵深×100%）替代流壓，相比更直觀反映油層供液能力。抽油泵動態控制圖的繪制橫坐標為泵效，縱坐標為沉沒率;如圖2-3所示。低效區：泵效0-20%，沉沒率0-40%;泵效20%-30%，沉沒率0-30%。分析原因：單井供液能力差。檢泵區：泵效0-20%，沉沒率40%-100%;泵效20%-30%，沉沒率70%-100%。分析原因：由于斷脫、漏失等原因異常。下調參數區：泵效30%-70%，沉沒率0-20%。分析原因：工作制度不合理，參數偏大。上調參數區：泵效30%-80%，沉沒率70%-100%。分析原因：工作制度不合理，參數偏小。待落實區：泵效80%以上，沉沒率0-50%;泵效70%-80%，沉沒率0%-30%。分析原因：選值資料不準，需核實。自噴區：泵效80%以上，沉沒率50%-100%。分析原因：參數偏小，供液能力大。

2 抽油桿和抽油機的確定

根據《采油工程手冊》中的計算公式，結合下泵深度、泵徑預測結果，預測設計井的最大載荷、最小載荷、扭矩、抽油桿折算應力。參考抽油桿使用安全系數和抽油機選型要求，進行抽油桿組合的選配和抽油機選型。大慶油田抽油桿工作安全系數為1.2;抽油機的載荷利用率小于90%、扭矩利用率小于90%。抽油機選型時要參考相似區塊的已投產井示功圖載荷對計算公式進行修正。

3 抽油機井舉升工藝適應性分析系統的現場應用情況

抽油機井舉升工藝適應性動態控制圖是抽油機井總井數根據單月數據統計的。相對時間而言是靜態的。為了連續觀測抽油機單井舉升工藝適應性變化情況，引入抽油機單井措施跟蹤圖表，提高適應性動態控制圖的監測和措施后的跟蹤功能，加強了措施的針對性和可靠性，完善了適應性控制圖“動態”的含義。

4 結語

（1）抽油機井動態控制圖根據目前的研究發現，其還有待進一步的優化設計，但是不可忽視的是，該工藝的適應性分析體系應用價值非常高，也能夠很大程度上讓追蹤的數據更加精確，提高工作人員的工作效率。（2）通過在抽油機井上的應用情況分析可知，其中還是存在著一些不足之處，有必要采取一定的策略和方法來加以完善，使其提供的維護和治理效果達到最佳狀態。（3）結合具體的計算機輔助工作和實踐應用數據可以提高整個抽油機井的數據收集正確率與使用效率，這從根本上滿足了整個油田日后發展的要求。

參考文獻

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