機械論文發表抽油機井生產參數調整技術應用與節能潛力

　　在保持合理供采關系的情況下，分析常規抽油機的特點、使用現狀及負載特性，探索其節能潛力，降低油井故障率、檢泵率，減少能耗、降低成本、提高經濟效益。從生產參數調整、降低懸點載荷、提高泵效、平衡方式等方面提出了提高常規抽油機系統效率的對策。

　　《機械職業教育》主要刊登有關職業教育研究及教育教學改革的理論探討和實踐總結，傳遞國家關于職業教育的方針政策，推動職教改革，促進我國職教事業的發展。

　　合理調整抽油機井生產參數，控制故障率有效降低油井檢泵率;統計某隊常規抽油機井生產參數及節能特點，精確調整生產參數。常規抽油機結構簡單、制造容易、維修方便、使用可靠、可以長期在油田全天候運轉等優點被廣泛應用。但是抽油機也有其自身的缺點，如慣性載荷大、動載大、平衡困難、上下沖程扭矩波動大、效率較低、在長沖程時體積較大和笨重以及設備投產后更新難度大等。統計某隊目前在運抽油機井80口，平均沉沒度169米，平均泵效約為50.7%，系統效率平均在32.45%左右。充分利用沖程及精確沖次調整方法，對于地面參數已調至最小的抽油機井，設計研制合理的減速裝置。通過對抽油機井生產參數合理調整，盡量保持合理沉沒度，保證長沖程慢沖次節能效果。

　　1沉沒度不合理對抽油機井正常生產的影響

　　1.1沉沒度過低

　　(1)如果油井的沉沒度過低，泵在供液不足的狀況下抽汲時，可產生液擊現象，并導致額外的沖擊載荷。液體的沖擊載荷與泵徑的關系很大，泵徑越大沖擊載荷越大，液擊使桿管最大載荷與最小載荷的差值增大，螺旋扭矩也越大，桿、管斷脫的可能性越大。

　　(2)沉沒度太低，油套環形空間內的液體就少，對油管的徑向束縛力就小，油管的徑向擺動就會相對劇烈，抽油桿運動時與油管接觸產生偏磨，這種磨損不僅傷害抽油桿接箍，也嚴重損壞油管，進而導致桿斷或油管漏。

　　(3)沉沒度太低，生產壓差大，地層容易出砂，當泵進行抽汲的時候，沉沒度偏低，當泵來回抽汲時，液體產生渦流而使從地層出來的砂礫懸浮在泵底吸入口，容易被活塞抽到泵筒里而卡泵。

　　1.2沉沒度過高

　　沉沒度越高，油井的流壓越大，當超過了合理界限后，相對一些薄差油層由于滲透率低或者地層壓力低，壓制該層不出液，使該井的產液層層問矛盾突出。而且，當沉沒度超過合理的沉沒度后，油井的產量不再增加，系統效率下降。綜上所述有必要控制抽油機井的合理沉沒度，為保持其在合理范圍內，需對地面參數進行調整。

　　2精確調整沖次的方法

　　首先應計算出合理的沖次，泵徑一定的情況下，根據預測產量和抽油井的泵效情況確定該井的精確沖次，其次精確調整皮帶輪的直徑，根據皮帶傳動的計算公式及減速箱傳動原理得出公式：沖次=電機帶輪外直徑×電機轉速/減速皮箱帶輪直徑×傳動化，根據抽油機現有的沖次得出，預調沖次=電機帶輪外直徑×原沖次/原電機帶輪外直徑。

　　N=

　　式中：N—沖次，min;qf—預測產量，t/d;d—抽油泵的泵徑，mm;r—抽汲液體的密度，kg/m3;S—沖次程，m。

　　3長沖程慢沖次相結合與節能效果分折

　　現場實際生產過程中沖次越大，則對抽油設備的損壞越嚴重，尤其是使抽油桿的疲勞程度加劇，加劇抽油桿的偏磨，提高抽油機井故障率，因此在能夠保證單井正常泵效，保持合理供采關系的情況下，實際工作中應采取長沖程、慢沖次的工作制度。

　　(1)常規抽油機井的負載特點。抽油機靠抽油桿的上下運動將原油抽汲到地面的管網中，抽油機的上沖程提起液柱時需要的功率大，而下沖程時勿需動力可自行下落，為了使負荷均勻，抽油機一般配有平衡機構，如平衡塊，電機軸上形成的總負荷轉矩為油井負荷扭矩和平衡矩之和，沒的油井其負荷曲線不同，主要與油井的工作制度、工況和平衡有關，抽油機的負荷曲線特點：抽油機的負荷呈周期性波動，波動頻率常用沖次表示，常規抽油機沖次一般說來為6～12次/min，即波動周期5～10s，平衡扭矩是一正弦曲線，而油井負荷扭矩不規則，形成的總負荷扭矩曲線常出一、二次負功率。負載扭矩平均值約為最大值的l/3。

　　(2)長沖程、低沖次時抽油桿的受力狀況分析。抽油機在不同抽汲參數下工作時，抽油機懸點所承受的載荷也不一樣，隨著抽汲參數的增大，抽油機懸點最大載荷增加，最小載荷降低，交變載荷增加，但是隨著沖次的增加，載荷是以平方的形式增加和降低，因此沖次增大對桿的損傷越大。隨著沖次的增加，上沖程時，懸點載荷增大，增加抽油桿的伸長量，使抽油桿疲勞程度加大;下沖程時，懸點載荷降低，下行阻力增大，抽油桿的收縮量增加，抽油桿彎曲程度增加，易產生桿管偏磨;沖次越大，抽油桿柱循環應力次數越多，抽油桿易發生疲勞破壞，當抽油桿最大應力值超過允許應力值時，開始形成裂紋，裂紋在反復交變應力作用下發生擴展，最終導致抽油桿斷。

　　(3)長沖程、低沖次時泵筒充滿程度及系統效率分析.抽油機在長沖程、低沖次下運行，隨著沖次降低，最小載荷上升，下行阻力減少，抽油桿收縮量減少，有效沖程增加，增加泵排量;沖次降低，可增加油層液體向泵筒內流動時間，泵筒充滿程度增加，提高油井的泵效，增加油井的產量，進而提高油井的系統效率。對單井來說抽汲參數不同，抽油機系統效率不同，而且差別很大;同一沖程下，系統效率隨沖次的增加而降低。對10年我隊沖次下調的4口抽油機井進行了調參前后能耗對比，通過數據對比得出，沉沒度由55.78m提高到131.74m，系統效率由38.4l%提高到41.58%。結果表明，百米噸液耗電由1.98kw•h降至1.83kw•h，節電率為7.75%。

　　4常規抽油機的節能潛力分析及認識

　　影響抽油機井系統效率的因素包括地面部分和井下部分多方面的因素，地面部分因素包括抽油機類型、電動機類型和特性、沖程、沖次、平衡度、皮帶、減速箱、井口油樂、套壓、盤根盒，井下部分因素包括管、桿柱組合、泵深、沉沒度、運行摩阻徑、充滿系數、桿管偏磨、原油粘度、氣體、結蠟狀況、地層供液能力。找出影響系統效率的關鍵性因素，地面、井下各環節綜合考慮才能使抽油機系統達到更好的運行效果。通過調參降低懸點載荷，常規抽油機工作制度的合理調整在考慮其負載特點的同時，還要有利于機、桿、泵系統的配合，因此為改變常規抽油機的交變載荷，盡可能采取低沖次運行，從而可以減緩換向加速度，降低慣性載荷和振動載荷，大大降低減速器的峰值扭矩。

　　(1)通過放大沖程提高抽油泵充滿系數、提高泵的容積效率來達到提高系統效率的目的。

　　(2)通過合理調整沖次降低沖程損失，提高泵效。

　　(3)以系統效率最大為目標，開展不同_T況參數條件下常規抽油機井的系統效率試驗。控制抽油機井平衡率隨著生產時問和工況的變化，抽油機井的平衡狀態也發生變化，抽油機井系統的平衡率對抽油機井的系統效率影響較大，保持較高的平衡率是抽油機井節能降耗的有效手段。

　　5結論

　　(1)可利用推算合理沉沒度、估算調參后產量，再跟據計算進一步確定合理地面參數。

　　(2)長沖程、慢沖次可改善抽油桿受力狀況，減少抽油桿斷裂幾率，提高系統效率、降低能耗。

　　(3)通過對抽油機井普遍性因素分析、提高抽油機平衡率、降低抽油機井懸點載荷、提高泵效率等技術，可以實現抽油機井節能降耗，運轉工況合理。

　　(4)在確保產液、產油穩定的同時，通過調整工作參數保持合理的沉沒度，可以提高單井的泵效，降低單井日耗電量，提高系統效率，減少生產成本投入。

　　參考文獻：

　　[1]羅英俊，萬仁溥.采油技術手冊[M].北京：石油工業出版社，2005.