抽油機合理懸點載荷利用率確定與優化策略

宋健　馬濤

摘 要 在石油開采過程中，抽油機是主要的采油設備，對于抽油機來說，抽油機載荷利用率是決定抽油機井能耗水平高低的重要影響因素之一，抽油機載荷利用率是指抽油機實際懸點最大載荷與抽油機銘牌最大載荷之比。抽油機載荷利用率過高，容易造成抽油機使用壽命降低;抽油機載荷利用率過低，容易造成高耗能生產。為了降低抽油機在運轉過程中的能耗，延長抽油機的使用壽命，有必要對抽油機井的合理載荷利用率進行優化分析。

關鍵詞 抽油機 懸點載荷 利用率 確定方法

中圖分類號：TE933.1文獻標識碼：A

抽油機是目前石油行業的主要開采設備，由于其結實耐用的特點在現場得到了廣泛的應用，但使用抽油機時，由于不能有效利用懸點載荷，“大馬拉小車”或者接近額定載荷的現象時有發生，造成生產能耗增加。通過應用大數據分析技術，以現場實際監測的數據為基礎，

根據電動機負載率的不同，應用二次函數確定出不同電動機負載率下的最優懸點載荷，稱為第一抽油機懸點載荷利用率，以第一抽油機懸點載荷利用率數據為基礎，應用正態分布的方法確定出第二抽油機懸點載荷利用率為67%，即為抽油機在正常運轉過程中的最優懸點載荷利用率。依據結論現場進行了措施調整，節能效果良好。

1現狀分析

目前的研究主要集中在抽油機載荷利用率的影響因素上，例如，隨著沖程、沖速、動液面、泵徑和泵掛深度的增加，抽油機載荷利用率成正比例線性增加，各項參數按照對抽油機載荷利用率的影響權重大小依次排序為：沖程、沖速、動液面、泵徑和泵掛深度。另外，合理的抽油機懸點載荷利用率對于抽油機選型也有重要的作用，有研究認為目前的抽油機選型公式，由于各油田生產狀況的不同，需要對其進行修正，以得到符合該油田的抽油機選型公式，在統計分析的基礎上對公式進行了優化，獲得了修正系數，用以指導抽油機選型，優化后的公式準確率提高了5%左右。

2大數據分析技術

大數據分析是指對海量多類型、快增長且內容真實的數據進行分析，從中找出可以幫助決策的隱藏模式、未知的相關關系或其他有用信息的過程。大數據分析技術作為近年來的新技術，在很多領取取得了成功應用，尤其在電子信息行業的發展突飛猛進，但是在石油行業，大數據分析技術還沒有得到足夠的應用，有部分研究學者將數據挖掘技術應用到石油工程領域，通過建立數據分析模型，保障了油田各項數據的質量，實現了對油井，甚至整個系統的監視，對提高油氣田產量具有重要意義。與傳統的分析方法相比，數據挖掘技術可以實現從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的實際數據中，提取隱含其中的潛在應用價值的信息和知識。抽油機懸點載荷利用率是衡量抽油機是否運行平穩、節能的一項重要指標，抽油機懸點載荷過大，造成抽油機維修次數增加，抽油機懸點載荷過小，將造成大馬拉小車的現場，增加生產能耗，因此合理的抽油機懸點載荷利用率在油井的正常生產中具有重要意義，此次分析是以現場實際采集的生產數據為基礎，應用大數據分析技術，確定抽油機最優懸點載荷利用率，以實現抽油機節能高效運行。

3現場應用

3.1數據采集

數據采集是大數據分析的第一步，真實可靠的數據有利于快速進行分析，數據采集了采油三廠油井生產數據，包括井號、井數、電動機負載率、抽油機載荷利用率、單井日耗電，并對其中明顯錯誤的數據進行了處理，得到可以進行數據分析的分析數據集。

3.2數學分析

3.2.1第一抽油機懸點載荷利用率的確定

對得到的分析數據集按電動機負載率的不同由小至大進行排序，電動機負載率相同的為一組，得到40組不同的數據，對所得40組數據分別進行抽油機懸點載荷利用率與單井日耗電的二次多項式擬合，求出在定義域范圍內的日耗電量最低時的抽油機懸點載荷利用率為抽油機在該電動機負載率下的最優懸點載荷利用率，稱之為第一抽油機懸點載荷利用率。以電動機負載率45%為例進行說明，建立直角坐標系，以抽油機懸點載荷利用率為自變量，以單井日耗電量為因變量進行散點圖繪制并進行二次多項式擬合，得到該組生產數據的二次多項式，如圖1所示。

確定出在定義域范圍內日耗電最低時的抽油機懸點載荷利用率為68.2%，稱之為第一抽油機懸點載荷利用率。按照類似的方法對所得的40組數據分別進行分析，得出40組在各自電動機負載率下的最優抽油機懸點載荷利用率，現場實際應用過程中，依據抽油機最優懸點最優載荷為67%的原則，結合油井完井優化、地面調平衡等技術，使得抽油機懸點載荷利用率盡量靠近67%，實現系統節能高效運行。現場調平衡50井次，調沖程、沖速62井次，結合完井優化設計桿柱組合197次。

參考文獻

[1] 馮子明，丁煥煥，高啟明，余曉宇.影響游梁式抽油機負載率的關鍵因素關聯性分析[J].大慶師范學院學報，2016（03）.