抽油机井生产参数调整技术应用与节能潜力

来源：职称驿站所属分类：机械论文发布时间：2012-10-10 09:47:18浏览：次

　　摘要：在保持合理供采关系的情况下，分析常规抽油机的特点、使用现状及负载特性，探索其节能潜力，降低油井故障率、检泵率，减少能耗、降低成本、提高经济效益。从生产参数调整、降低悬点载荷、提高泵效、平衡方式等方面提出了提高常规抽油机系统效率的对策。
　　关键词：常规抽油机；参数调整；节能
　　合理调整抽油机井生产参数，控制故障率有效降低油井检泵率；统计某队常规抽油机井生产参数及节能特点，精确调整生产参数。常规抽油机结构简单、制造容易、维修方便、使用可靠、可以长期在油田全天候运转等优点被广泛应用。但是抽油机也有其自身的缺点，如惯性载荷大、动载大、平衡困难、上下冲程扭矩波动大、效率较低、在长冲程时体积较大和笨重以及设备投产后更新难度大等。统计某队目前在运抽油机井80口，平均沉没度169米，平均泵效约为50.7%，系统效率平均在32.45%左右。充分利用冲程及精确冲次调整方法，对于地面参数已调至最小的抽油机井，设计研制合理的减速装置。通过对抽油机井生产参数合理调整，尽量保持合理沉没度，保证长冲程慢冲次节能效果。
　　1沉没度不合理对抽油机井正常生产的影响
　　1.1沉没度过低
　　（1）如果油井的沉没度过低，泵在供液不足的状况下抽汲时，可产生液击现象，并导致额外的冲击载荷。液体的冲击载荷与泵径的关系很大，泵径越大冲击载荷越大，液击使杆管最大载荷与最小载荷的差值增大，螺旋扭矩也越大，杆、管断脱的可能性越大。
　　（2）沉没度太低，油套环形空间内的液体就少，对油管的径向束缚力就小，油管的径向摆动就会相对剧烈，抽油杆运动时与油管接触产生偏磨，这种磨损不仅伤害抽油杆接箍，也严重损坏油管，进而导致杆断或油管漏。
　　（3）沉没度太低，生产压差大，地层容易出砂，当泵进行抽汲的时候，沉没度偏低，当泵来回抽汲时，液体产生涡流而使从地层出来的砂砾悬浮在泵底吸入口，容易被活塞抽到泵筒里而卡泵。
　　1.2沉没度过高
　　沉没度越高，油井的流压越大，当超过了合理界限后，相对一些薄差油层由于渗透率低或者地层压力低，压制该层不出液，使该井的产液层层问矛盾突出。而且，当沉没度超过合理的沉没度后，油井的产量不再增加，系统效率下降。综上所述有必要控制抽油机井的合理沉没度，为保持其在合理范围内，需对地面参数进行调整。
　　2精确调整冲次的方法
　　首先应计算出合理的冲次，泵径一定的情况下，根据预测产量和抽油井的泵效情况确定该井的精确冲次，其次精确调整皮带轮的直径，根据皮带传动的计算公式及减速箱传动原理得出公式：冲次=电机带轮外直径×电机转速/减速皮箱带轮直径×传动化，根据抽油机现有的冲次得出，预调冲次=电机带轮外直径×原冲次/原电机带轮外直径。
　　N=
　　式中：N—冲次，min；qf—预测产量，t/d；d—抽油泵的泵径，mm；r—抽汲液体的密度，kg/m3；S—冲次程，m。
　　3长冲程慢冲次相结合与节能效果分折
　　现场实际生产过程中冲次越大，则对抽油设备的损坏越严重，尤其是使抽油杆的疲劳程度加剧，加剧抽油杆的偏磨，提高抽油机井故障率，因此在能够保证单井正常泵效，保持合理供采关系的情况下，实际工作中应采取长冲程、慢冲次的工作制度。
　　（1）常规抽油机井的负载特点。抽油机靠抽油杆的上下运动将原油抽汲到地面的管网中，抽油机的上冲程提起液柱时需要的功率大，而下冲程时勿需动力可自行下落，为了使负荷均匀，抽油机一般配有平衡机构，如平衡块，电机轴上形成的总负荷转矩为油井负荷扭矩和平衡矩之和，没的油井其负荷曲线不同，主要与油井的工作制度、工况和平衡有关，抽油机的负荷曲线特点：抽油机的负荷呈周期性波动，波动频率常用冲次表示，常规抽油机冲次一般说来为6～12次/min，即波动周期5～10s，平衡扭矩是一正弦曲线，而油井负荷扭矩不规则，形成的总负荷扭矩曲线常出一、二次负功率。负载扭矩平均值约为最大值的l／3。
　　（2）长冲程、低冲次时抽油杆的受力状况分析。抽油机在不同抽汲参数下工作时，抽油机悬点所承受的载荷也不一样，随着抽汲参数的增大，抽油机悬点最大载荷增加，最小载荷降低，交变载荷增加，但是随着冲次的增加，载荷是以平方的形式增加和降低，因此冲次增大对杆的损伤越大。随着冲次的增加，上冲程时，悬点载荷增大，增加抽油杆的伸长量，使抽油杆疲劳程度加大；下冲程时，悬点载荷降低，下行阻力增大，抽油杆的收缩量增加，抽油杆弯曲程度增加，易产生杆管偏磨；冲次越大，抽油杆柱循环应力次数越多，抽油杆易发生疲劳破坏，当抽油杆最大应力值超过允许应力值时，开始形成裂纹，裂纹在反复交变应力作用下发生扩展，最终导致抽油杆断。
　　（3）长冲程、低冲次时泵筒充满程度及系统效率分析.抽油机在长冲程、低冲次下运行，随着冲次降低，最小载荷上升，下行阻力减少，抽油杆收缩量减少，有效冲程增加，增加泵排量；冲次降低，可增加油层液体向泵筒内流动时间，泵筒充满程度增加，提高油井的泵效，增加油井的产量，进而提高油井的系统效率。对单井来说抽汲参数不同，抽油机系统效率不同，而且差别很大；同一冲程下，系统效率随冲次的增加而降低。对10年我队冲次下调的4口抽油机井进行了调参前后能耗对比，通过数据对比得出，沉没度由55．78m提高到131．74m，系统效率由38．4l%提高到41．58%。结果表明，百米吨液耗电由1．98kw•h降至1．83kw•h，节电率为7．75%。
　　4常规抽油机的节能潜力分析及认识
　　影响抽油机井系统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机类型、电动机类型和特性、冲程、冲次、平衡度、皮带、减速箱、井口油乐、套压、盘根盒，井下部分因素包括管、杆柱组合、泵深、沉没度、运行摩阻径、充满系数、杆管偏磨、原油粘度、气体、结蜡状况、地层供液能力。找出影响系统效率的关键性因素，地面、井下各环节综合考虑才能使抽油机系统达到更好的运行效果。通过调参降低悬点载荷，常规抽油机工作制度的合理调整在考虑其负载特点的同时，还要有利于机、杆、泵系统的配合，因此为改变常规抽油机的交变载荷，尽可能采取低冲次运行，从而可以减缓换向加速度，降低惯性载荷和振动载荷，大大降低减速器的峰值扭矩。
　　（1）通过放大冲程提高抽油泵充满系数、提高泵的容积效率来达到提高系统效率的目的。
　　（2）通过合理调整冲次降低冲程损失，提高泵效。
　　（3）以系统效率最大为目标，开展不同_T况参数条件下常规抽油机井的系统效率试验。控制抽油机井平衡率随着生产时问和工况的变化，抽油机井的平衡状态也发生变化，抽油机井系统的平衡率对抽油机井的系统效率影响较大，保持较高的平衡率是抽油机井节能降耗的有效手段。
　　5结论
　　（1）可利用推算合理沉没度、估算调参后产量，再跟据计算进一步确定合理地面参数。
　　（2）长冲程、慢冲次可改善抽油杆受力状况，减少抽油杆断裂几率，提高系统效率、降低能耗。
　　（3）通过对抽油机井普遍性因素分析、提高抽油机平衡率、降低抽油机井悬点载荷、提高泵效率等技术，可以实现抽油机井节能降耗，运转工况合理。
　　（4）在确保产液、产油稳定的同时，通过调整工作参数保持合理的沉没度，可以提高单井的泵效，降低单井日耗电量，提高系统效率，减少生产成本投入。
　　参考文献：
　　[1]罗英俊，万仁溥.采油技术手册[M].北京：石油工业出版社，2005.