抽油機井工作制度與能耗關系探討

秦和利（大慶油田有限責任公司生產運行與信息部）

1 現狀

根據油井供排理論，隨著不斷的開采，地層能量逐漸的降低，生產壓差逐漸變小，產液量逐漸降低，而抽油機的工作制度沒有變化的情況下抽油泵的排量沒有變化，抽油機井就會出現供液不足現象，針對供液不足井采取調小參數或者間抽措施，就能達到較好的節能效果，所以只有供液不足抽油機井才具有節能潛力。統計某作業區正常生產抽油機井560口，其中供液不足井23口，僅占開井數的4.1%，說明隨著注水調整和節能措施逐年實施，供液不足井數不斷減少，造成抽油機井節能潛力非常小[1-4]。

2 工作制度與能耗關系理論分析

為降低生產運行能耗，控制耗電量，增加供液不足井數是節能挖潛的關鍵。使一口正常生產且供液充足抽油機井出現供液不足現象，可以通過采取換大泵徑、調大沖程、調大沖次增加理論排量，在注入端沒有變化的情況下，使其出現供液不足，然后采取間抽措施，達到節能降耗的目的，下面對三種不同工作制度與能耗的關系進行理論分析。

2.1 增大泵徑

假設抽油機井的其它參數不變，泵徑增大后，單沖程排量增加，達到相同產液量生產所需的時間減少，抽油機井做功次數減少；增大抽油機井的泵徑雖然增大了單個沖程的排量，但由于增大泵徑后單沖程對井下的阻力無直接影響，且對單個沖程中地面部分消耗的功耗影響很小，將其忽略不計，所以增大抽油機井的泵徑后，在一定時間內產生的理論排量與連抽時理排保持不變進行間抽，可以達到節能的效果[5-6]。

2.2 增大沖程

假設抽油機井的其它參數不變，沖程增大后，單沖程排量增加，達到相同產液量生產所需的時間減少，抽油機井做功次數減少；因為抽油機井的沖程增大，單沖程井下阻力做功的距離增大，井下阻力消耗的功耗增大，但在日產液量不變的前提下，抽油機井摩擦阻力日所消耗的功耗不變，又由于增大抽油機井的沖程對單個沖程中地面部分的功耗影響很小，將其忽略不計，所以增大抽油機井的沖程后，在一定時間內產生的理論排量與連抽時理論排量保持不變進行間抽，可以達到節能的效果[7-8]。

2.3 增大沖次

假設抽油機井的其它參數不變，沖次增大后，單沖程排量保持不變，達到相同產液量生產所需的時間減少，但抽油機井做功次數不變；由于單沖程中并未改變井下的阻力大小以及地面部分各部位的阻力大小，所以增大抽油機井的沖次后，在一定時間內內產生的理論排量與連抽時理論排量保持不變，實行間抽不能達到節能的效果。

3 改變工作制度選井原則

為了便于潛力井篩選，制定了換大泵徑后間抽潛力井的選井原則：正常生產時必須是供液充足狀態，無供液不足現象，排除其他因素影響；抽油泵泵徑小于57 mm。抽油機機型以6型機為主，考慮最大載荷限制，換后泵徑不能大于57 mm，換大泵徑后，有功功率、裝機功率等都會變大，更換前必須考慮現有電動機、自動配電箱是否能滿足需求，如不能滿足需及時更換，做好提前預判，防止換大泵徑后不能生產；已發生泵況變差或臨近檢泵周期。為避免發生大量額外作業費用，盡量選擇需要作業或即將作業的井作為潛力井，減少單井作業井次，節省作業費用，提高換大泵徑后間抽的經濟效益。

同時又制定了調大沖程后間抽潛力井的選井原則：正常生產時必須是供液充足狀態，無供液不足現象，排除其他因素影響；實際沖程小于理論最大沖程。為保證沖程有上調空間，增加理論排量，現場實際沖程不能大于理論最大沖程；地面拖動設備滿足需求。調大沖程后，有功功率、裝機功率等都會變大，更換前必須考慮現有電動機、自動配電箱是否能滿足需求，做好提前預判，如不能滿足需及時更換，防止調大沖程后不能生產。

4 配套自動配電箱安全設施

根據均勻供采的要求，應將間抽周期盡量縮短，所以利用現有設備自動間抽配電箱（即不停機間抽配電箱）來實現短周期間抽[9]。自動間抽配電箱能實現自動啟停，且停機時小幅度擺動，非靜止狀態，但也存在一定的安全隱患，為降低自動配電箱安全風險，防止人、物受到傷害，配套自動配電箱安全設施，消除安全隱患，具體采取四種安全防護措施：加裝抽油機圍欄等防護裝置，四周全部封閉；設立醒目安全警示；加強崗位員工操作培訓；加大平衡塊擺動角度。通過上述安全防護措施的實施，自動間抽安全隱患得到了消除，為改變工作制度后間抽工作的開展，提供了重要設備的支持[10]。

5 現場試驗

在自動間抽配電箱安全的情況下，選取9口井改變工作制度進行現場試驗，現場安裝電表計量，監測不同狀態下的電量和產液量變化，與理論分析驗證。

5.1 換大泵徑后間抽

選取3口井進行換大泵徑試驗，1#井泵徑由44 mm換大為57 mm，沖程、沖次不變，利用自動間抽配電箱，以24 h內產理論排量與原理論量相等間抽，采用間抽制度停2 min抽3 min，現場通過電表連續監測，日耗電下降44.1 kWh，節電率為36.4%，1#井換大泵后間抽數據對比見表1。

表1 1#井換大泵后間抽數據對比Tab.1 Comparison of intermediate pumping data after replacing the pump in Well 1#

2#井泵徑由38 mm換大為44 mm，采用間抽制度停1 min抽3 min，現場通過電表連續監測，日耗電下降24.2 kWh，節電率為22%，2#井換大泵后間抽數據對比見表2。

表2 2#井換大泵后間抽數據對比Tab.2 Comparison of intermediate pumping data after replacing pump in Well 2#

3#井泵徑由44 mm換大為57 mm，采用間抽制度停2 min抽3 min，現場通過電表連續監測，日耗電下降47.7 kWh，節電率為35%，3#井換大泵后間抽數據對比見表3。

表3 3#井換大泵后間抽數據對比Tab.3 Comparison of intermediate pumping data after replacing the pump in Well 3#

3口井換大泵徑試驗井，現場通過電表連續監測，合計日耗電下降116 kWh，節電率為31.6%。

5.2 調大沖程后間抽

選取3口井進行上調沖程試驗，4#井沖程由1.8 m上調到2.5 m，泵徑、沖次不變，利用自動間抽配電箱，以24 h內產生的理論排量與原理論排量相等間抽，采用間抽制度停2 min抽5 min，現場通過電表連續監測，日耗電下降14.9 kWh，節電率為14%，4#井調大沖程后間抽數據對比見表4。

表4 4#井調大沖程后間抽數據對比Tab.4 Comparison of interval pumping data after the adjustment of large stroke in Well 4#

5#井泵徑沖程由1.4 m上調到2.5 m，采用間抽制度停3 min抽5 min，現場通過電表連續監測，日耗電下降17.7 kWh，節電率為17.6%，5#井調大沖程后間抽數據對比見表5。

表5 5#井調大沖程后間抽數據對比Tab.5 Comparison of interval pumping data after the adjustment of large stroke in Well 5#

6#井泵徑沖程由1.8 m上調到2.5 m，采用間抽制度停2 min抽3 min，現場通過電表連續監測，日耗電下降16.5 kWh，節電率為15%，6#井調大沖程后間抽數據對比見表6。

表6 6#井調大沖程后間抽數據對比Tab.6 Comparison of interval pumping data after the adjustment of stroke in Well 6#

3口調大沖程試驗井，通過現場電表連續監測，合計日耗電下降49.1 kWh，節電率為15.5%，與理論分析相符。

5.3 調大沖次后間抽

另外又選取3口井進行上調沖次試驗，7#井沖次由4.2次/min調大到6.7次/min，泵徑、沖程不變生產，利用自動間抽配電箱，以24 h內產生的理論排量與原理論排量相等間抽，采用間抽制度停3 min抽5 min，現場通過電表連續監測，日耗電增加5.4 kWh，7#井調大沖次后間抽數據對比見表7。

表7 7#井調大沖次后間抽數據對比Tab.7 Comparison of interval pumping data after the adjustment and flushing in Well 7#

8#井沖次由4次/min調大到6次/min，采用間抽制度停1 min抽2 min，現場通過電表連續監測，日耗電增加5.2 kWh，8#井調大沖次后間抽數據對比見表8。

9#井沖次由4.5次/min調大到7次/min，采用間抽制度停9 min抽16 min，現場通過電表連續監測，日耗電增加5.1 kWh，9#井調大沖次后間抽數據對比見表9。

表8 8#井調大沖次后間抽數據對比Tab.8 Comparison of interval pumping data after the adjustment and flushing in Well 8#

表9 9#井調大沖次后間抽數據對比Tab.9 Comparison of interval pumping data after the adjustment and flushing in Well 9#

3口井調大沖次試驗井，通過現場電表連續監測，日耗電增加15.7 kWh，電量基本無變化。

6 現場應用效果及前景

經過階段推廣應用，共實施換大泵徑后間抽23口井，上調沖程后間抽56口井，年實現累計節電57×104kWh，每度電按0.6元計算，年可節約電費34萬元，經濟效益明顯，達到了節能降耗的目的。

經統計正常生產的508口抽油機井，具有換大泵徑后間抽潛力井158口，調大沖程后間抽潛力井136口，總共占正常生產抽油機井的57.9%，具有廣泛的應用前景。

7 結論

抽油機井在一定的生產壓差下，增大泵徑、調大沖程后，在日產液不變的前提下，由連續運行改為間抽生產制度，節電率分別達到31.6%、15.5%，具有較好的節能效果。抽油機井在一定的生產壓差下，增大沖次后，在日產液不變的前提下，由連續運行改為間抽生產制度，耗電量基本保持不變，無節能效果。改變工作制度后間抽，為建設效益型油田，增添了新的節能技術手段，具有廣泛的推廣前景。