抽油机井机采系统效率影响因素分析

88
1 抽油机井系统效率及影响因素分析
从抽油机井系统来看，其能够持续地进行能力转化与能量传递，有效能量与油井的入口能量之比是油井采油系统的效率，而系统的效率，则包括地面和井下效率，从四连杆、减速箱、皮带、电动机等构成，后者是油管柱效率、抽油泵效率、抽油杆效率、盘根箱效率构成的。

地面因素主要有抽油机在运转过程中负荷具有交变载荷的特点，要求在选择驱动电动机容量时都留有足够的裕度。

井下因素主要有油管柱功率损失直接影响到机采系统效率的高低，其损失主要包括油管漏失损失、产出液与油管内壁产生的摩擦损失和油管弹性伸缩损失等。

抽油杆的摩擦及弹性伸缩损失。

设计和管理因素主要有泵径、泵深、冲程、冲次的大小对杆柱和液柱的惯性载荷、泵阀球的运动、柱塞的有效行程及运动状态都起着决定作用[1-2]。

2 提高抽油机井提高系统效率措施
系统效率是由产液量、有效扬程、电机输入功率等因素决定的要提高系统效率就必须要减少各个环节的损失。

2.1 优化抽油机井间开制度
单井系统效率的高低是有杆抽油井运行是否协调的重要标志，单井系统效率越高，产液的吨油耗电量越少。

以“有效冲程最大化、生产载荷最小化”为原则，重点开展油井间开、参数优化、平衡调整等工作，治理井泵效提高5.6%，系统效率提升1.2%[3]。

通过评价电费与效益关系，确定无效井临界效益产量0.033吨/小时，依据液面恢复，按照单井供液能力，确定停井时间。

关井时间通过液面恢复法确定最佳关井时间5天。

充分依托现有数字化建设条件，通过数据采集、远程控制两个方面的智能化技术建设，实现油井管理智能化，打造智能采油示范区，图1[4-5]，
见表1。

图1 地层井下关井压力测试
抽油机井机采系统效率影响因素分析
陈鹏 曹开开 刘强
延长油田股份有限公司志丹采油厂 陕西 延安 716000
摘要：油田开采选用的多为有杆抽油法，近些年来油田开采工程的开展，采油成本有了明显的上升，采取针对性的改进措施，以此来提升采油效率，提高油田开采的经济效益。

基于此，主要阐述了抽油机井机采系统效率，随后分析了对机采效率有影响的因素，在此基础上提出针对性解决措施。

关键词：抽油机井 机采系统 效率 影响因素Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ｗｅｌｌｓ
Ｃｈｅｎ　Ｐｅｎｇ，Ｃａｏ　Ｋａｉｋａｉ，Ｌｉｕ　Ｑｉａｎｇ
Yanchang Oilfield Co.，Ltd. Zhidan Oil Production Plant ，Yan ’an 716000
Abstract ：The commonly used oil field extraction method is the rod pumping method. Although this oil extraction method is relatively traditional ，it is also the oil extraction method that has been used since the early stage of oil extraction in China. In oilfield exploitation ，it is inevitable to use pumping units to carry out work. In recent years ，with the development of oilfield exploitation engineering ，the cost of oil extraction has significantly increased. At this time ，how to use means to improve the efficiency of mechanical exploitation is crucial for improving the efficiency of oilfield exploitation. Because there are many factors that affect the efficiency of the oil extraction system in the current oil field development ，it is necessary to start from the analysis of these factors and take targeted improvement measures to enhance oil extraction efficiency and truly improve the economic benefits of oil field development. Introduced the efficiency of the pumping well pumping system ，and then analyzed the factors that affect the pumping efficiency. Based on this ，targeted solutions were proposed.
Keywords ：pumping well ；Machine procurement system ；Efficiency ；Influencing factors
89
2.2 参数优化
按照“先地面后井下”的思路，对低效井开展生产参数优化，计划1532井次，目前完成1448井次，完成计划94.5%，实施井泵效提升6.7%（由26.9提升至33.6%），系统效率提升0.3% （由16.9提升至17.2%）。

以提高机采系统效率为目标，重点开展参数优化、油井间开、平衡调整三项措施，做好智能间开器配套应用，抽油泵效提升40%，系统效率提升至18.2%，见表2[6]。

表2 低产低效井参数优化指导意见
日产液/m 3
冲程/m 冲次（min -1）
泵径/mm 0-2 1.8-2.5 3.5282-5 2.5 3.5-4.0285-8 2.5-3.0 5.0 32＞8
3.0
5.0
38/44/56
2.3 平衡调整
利用钳形电流表测试抽油机平衡度，并对欠/过平衡油井进行平衡调整，见表3。

计划385井次，完成396井次，系统效率提升0.6%（由19.5提升至20.1%），单井日能耗下降2.7kW·h（由66.8下降至64.1kW·h）。

2.4 开展智能间开改造
一是智能间开制度摸索。

按照“示范引领，巩固提升”的原则，开展智能间开制度摸索。

二是开展智能间开改造。

按照日产液量≤5m 3油井全部实现智能间开”的要求。

以提高机采系统效率为目标，持续开展油井间开、参数优化、小直径泵更换及平衡调整等工作，预计治理井抽油泵
效提升5.9%（35.6%提升41.5%），系统效率提升0.5%（21.9%提升22.4%）。

研发后端间开综合管控平台，实现公司智能间开“四管四用”，围绕集团公司共建共享应用，打造智能间抽统推技术模式，破除前端硬件兼容互通壁垒，细化完善智能间抽技术规范，开展分布式光伏+智能间开融合技术试验，打造“零碳”、“低碳”生产新模式。

应用的井组日均网电消耗占比由58.5%下降到36.6%，间抽井产量保持平稳，相比常开泵效提升10%，系统效率提升3%[7-8]。

2.5 优化抽油参数
在保持产液量平稳的前提下，按照“长冲程、低冲次、适当泵径”的原则对油井进行抽油参数优化，提高抽油泵效，以现场易施工的方案进行实施，优先实施地面措施。

部分抽油机井具有生产参数小、单井产量低、能耗高、低效井多等特点。

下步计划实施智能间开，选井主要以液量小于2m 3为主，间开制度以开12h停12h为主。

与间开前相比，单井产量保持平稳，泵效提升12.0%，平均单井日能耗降低28.5kW·h。

为了研究探索机采提效方法，试验不同生产参数对机采系统效率、日耗电的影响，进行调参提效试，。

现场试验论证冲程、冲次对电量及系统效率的量化关系，为机采提效提供指导意见[9-10]。

2.6 配套使用节能设备
加强节能配套设备的推广使用和管理，如软启动控制箱、功率因数动态补偿装置、间开控制器、超低冲次皮带轮等节能装置的推广应用。

针对螺杆泵卡堵、长期运行稳定性不足的问题，开展优化、改进工作。

优选特性的低溶胀定子橡胶，结合气油比高、芳香烃含量高的特点，优选HN70高丙烯腈橡胶、增强抗溶胀能力。

现场运行情况表明，改进后螺杆泵入井一个月溶胀达到稳定，检泵观察橡胶未发生过度溶胀。

开展定转子宽间隙设计和系统优化选型，增大定转子间隙、预留橡胶溶胀空间，避免了因橡胶过度溶胀卡泵。

针对定转子间隙增大后造成的泵效损失，
表1 智能间开前后效果对比分析
序号液量分类
间开井数间开前
间开后
间开效果
日产液/m 3日产油/t 含水，%泵效，%单井日能耗/(kW·h -1)日产液/ m 3日产油/t 含水，%泵效，%单井日能耗/（kW·h）日产液/m 3日产油
/t
泵效，%单井日能
耗/
（kW·h）
1Q≤1.0m 31700.620.3826.815.279.60.60.3827.326.450.3-0.02
0.0
11.2-29.32 1.0＜
Q≤2.0m 3153
1.370.6939.1726.375.2 1.350.6837.840.147.8-0.02-0.0113.8-27.43
Q＞2m 385 2.620.7157.737.877.3 2.590.7057.345.449.2-0.03-0.017.6-28.1平均
408
1.01
0.51
33.9
20.4
77.7
0.99
0.5
33.32
32.4
49.2
-0.02-0.01
12.0
-28.5
90
通过适度调小泵型、提高电机转速进行弥补，同时降低螺杆泵启动扭矩，适应性更强。

优化传动机构、提高材料性能，针对部分电潜螺杆泵传动系统出现断裂导致检泵的问题，通过优化传动系统结构、提升材质，整体运行稳定，未发生断脱故障。

保护器轴径由22.2提升至30mm，测试屈服扭矩由1650提升至2320N·m，花键联轴器材质从2Cr13提升为42CrMo，测试最大承载扭矩由830提升至1280N·m，挠性轴连接螺纹改为正旋一体式，材质由35CrMo改进为630不锈钢，测试传递扭矩可达1200N·m，通过持续改进，泵故障率由前期的51%下降至10%以内，改进后平均运行超过300天以上，高效、安全、智能优势凸显[11]。

3 抽油井智能平衡技术现场评价
针对间开井人工启停劳动强度大、丛式井井间干扰等三类问题，引进配套间开控制器、井口防倒流装置等工艺，有效降低单井能耗及员工劳动强度，提升间开管理水平。

经过现场试验，在长庆油田进行了现场试验，该井抽油机型号CYJ12-6-73HF，电动机额定功率30kW，测试结果见表4。

新技术也改变了传统人工调平衡的方式，实现了不停抽作业，减轻了工人劳动强度，提高了油井生产时率，见表5。

表4 节能数据对比
名称
抽油机型号
电机功率/kW 冲程/冲次日产液量/m 3电流/A 平衡
率，%耗电量/
(kW·
h)使用前CYJ12-6-73HF 306/2.835.533/257485使用后CYJ12-6-73HF
30
6/2.8
37.2
33/32
98
70
表5 智能平衡装置应用效果
经济技术指标常规游梁式抽油机
抽油机智能平
衡装置
对比用工/人40智能调节设备情况吊车1台/次
0智能调节调平衡用时/min 1200智能调节有效抽油时率/%
98.7
100
1.3
从表4、表5中可以看出，在产液量相当的情况下，新技术与传统方法相比，平衡率由74%提升到98%，日耗电由85kW·h下降到70kW·h。

同时实现了不停抽作业，油井有效抽时率由98.7%上升到100%[12]。

4 结束语
总之，油田开采的过程中，保证机采效率则是提升石油开采水平的关键，对于抽油机井机采系统效率的提升，涉及到采油系统的地面设备、井筒工艺、日常管理等多项工作。

对于抽油机井机采系统效率的提升，则需要通过优化泵杆选择、调整地面抽汲参数、检泵作业等工作，从技术管理、生产管理当层面来采取相应的措施，全面提升抽油机井机采系统效率。

参考文献
[1]于学良.游梁式抽油机节能控制技术的研究与应用[J].科技信息，2009（17）：487；568.
[2]李宁会.抽油机新平衡标准探讨[J].石油工业技术监督，2016，32（1）：23-25.
[3]王文芳.抽油机智能平衡调节装置[J].机械研究与应用，2015，28（4）：161-162；164.
[4]高章迎，卞和满，李玲玲，等.自调平衡游梁式抽油机的研制[J].石油矿场机械，2015，44（7）：86-88.
[5]王智文，巩宏伟.游梁式抽油机在线平衡调整技术现场试验效果分析[J].石油石化节能，2015，5（11）：9-10.
[6]刘一山，薛建强，王林平，等.游梁式抽油机的自动平衡调整装置改进方案[J].石油矿场机械，2016，45（7）：52-55.
[7]刘真志，盛勇，熊兵，等.储气库变电站节能降耗实践与效果[J].石油管材与仪器，2019，5（2）：62-65.
[8]梁宏宝，伊莲娜，孙旭东.游梁式抽油机节能技术改造综述（Ⅱ）[J].应用能源技术，2011（3）：6-9.
[9]胡勇，边洪伟，罗小兵.太阳能技术在弯梁变矩抽油机上的应用[J].设备管理与维修，2019（2）：107-108.
[10]中国石油天然气股份有限公司.抽油机平衡装置：2016209792335[P].2017-10-13.
[11]刘卫斌.抽油机井系统效率影响因素分析及对策[J].化学工程与装备，2021（3）：147-148.
[12]李璐，李玉，李婵，等.抽油机井机采系统效率影响因素评价[J].清洗世界，2019，35（12）：36-37.。