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【摘 要】本文从机采井供排关系方面分析了影响系统效率的主要因素，通过应用节能减速装置、电泵转抽等措施提高了机采井系统效率。对油田节能降耗具有一定的借鉴作用。
【关键词】系统效率 沉没度 抽油机 泵效
中图分类号：TE355 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-197-01
0 前 言
机采井的系统效率是机采井能源利用水平的主要指标。对以机采井为主要生产方式的油田而言，实现降本增效的一个重要的途径就是提高机采井的系统效率。国内外研究资料表明：抽油机井系统效率的理论上限为49%，理论下限41%。通过应用节能减速装置、电泵转抽、参数优化，合理沉没度等措施提高了机采井的系统效率。对油田节能降耗具有一定的借鉴作用。
1 影响机采系统效率因素
抽油机井能量传递分为地面和地下多个环节，以光杆悬绳器为界，可将系统分为地面和井下两部分。地面部分又可细分为电机、减速箱及皮带、四连杆四环节；井下部分可细分为密封盒、抽油杆、抽油泵、管柱四部分，地面井下共八部分，抽油机井系统的功率损失分布于八个环节之中。我们重点从供排关系方面分析影响系统效率的主要因素。由于断块构造的复杂性、地层的非均质性和污染程度的不同，往往不能准确地预测油井产能。有些油井受注采关系的影响，投产后能量下降很快；有些井注水见效，产能又有所回升。这些动态变化都造成了一些油井供排关系的不协调，出现高沉没度或供液不足的现象，很大程度上影响着油井机采系统效率。
1.1高沉没度造成机采系统效率低
对于供液能力充足的井，如果参数过低，会造成油井沉没度高、生产压差小、动液面上升，影响产液量。2010年对油田15口沉没度超过400 m的抽油井进行了测试，平均系统效率为35.4%，其中12口井采取了提液措施，平均系统效率则达到了44.6%。所以，无论从挖潜增油还是从提高系统效率的角度讲，高沉没度井实施有效提液都很有必要。
1.2 供液不足造成系统效率低
供液不足是指油井抽汲参数过高、泵径偏大、泵挂较浅或采油方式欠合理。油井供液不足生产时，沉没度相对较低，深井泵沉没压力过小，造成泵的充满系数过低，泵效降低。泵效的降低直接导致系统有效功率降低，参数过高导致系统能耗增加，这些都会降低油井系统效率。供液不足井主要原因表现在以下方面：（1）机型过大，部分井由于产量预测偏高或产量递减速度快，出现“大马拉小车”的现象，使设备使用效率降低。因为机型越大，其内部结构越大，相应的轴承损失、齿轮损失以及组件变形损失也越大。在低产量井上，产液量与机型不匹配，会造成过多能量浪费。（2）冲次过高。一些由于产量递减快，泵径小，或者是由于动力设备性能的限制不能满足下调要求，造成冲次过高。在相同液量及扬程条件下，冲次过高，系统能耗就会增加，因为冲次增高杆柱的摩擦载荷、振动载荷，设备的机械损耗都会增加，引起系统效率的降低。（3）油层埋藏深，深抽力度小，这些井表现为泵径大、泵深浅，造成供液不足，使油井产能得不到充分发挥，有效扬程小，系统效率低。深抽工艺由于受抽油机悬点负荷和抽油杆强度的制约，下泵深度受到一定的限制，难以满足合理沉没度需要。另外，油井深抽力度大时，冲程损失增加过大而达不到增产目的。通过合理增加泵深，减少冲程损失，满足沉没度要求，可以提高泵效，增加有效功率。（4）采油方式不合理造成能耗高，系统效率低。油田一些电泵井由于供液不足，造成产量下降。过测试8口电泵井平均系统效率仅为9.1%。（5）普通电机转速高，不能满足供液不足井下调冲次要求，导致系统能耗高。一些井供液不足而仍然维持高冲次生产，造成机采系统能耗高，系统效率低。
2 提高机采系统效率的技术措施
2.1 对供液不足井，提高系统效率
供液不足井一般为参数过高造成，通过利用合理沉没度设计技术对油井的生产参数进行优化，选择出最佳方案，通过降低参数减少地面、井筒损耗，达到提高系统效率的目的，根据油井产能、井筒及地面条件、地层因素，主要采取了下调冲次、机型优化、采油方式优化、合理深抽措施。（1）下调冲次优化参数。供液不足井一般为天然能量开采或注水不见效井，生产到一定期限后动液面相对稳定，在冲程不变时，冲次越高系统效率越低，能耗越高。通过完善抽油机井冲次优化技术，平均系统效率提高了6.1%。（2）节能调速装置。在抽油机的电机和变速箱之间安装一个减速装置，通过加大传动比，降低中间传动皮带轮的运行速度，实现减速，进一步降低抽油机的冲次，使抽油机的电机输入功率降低，实现节能功效。系统效率提高3.7%。收到明显效果，超严重供液不足井通过大幅度下调冲次，对延长检泵周期非常有利。（3）抽油机机型优化。对地层能量下降快，一部分原始地层能量高的井由于生产需要使用12型或以上大型长冲程抽油机生产，能量下降后开始在供液不足状况下生产，出现了“大马拉小车”现象，造成了设备浪费和能耗升高。对严重供液不足且使用12型及以上长冲程大机井实施了机型优化措施。系统效率提高4.18%。（4）采油方式优化.电泵井供液能力与潜油电泵的排量、扬程不匹配，导致潜油电泵长期在小排量下工作，使电泵运行效率低。还有一部分井频繁欠载，生产时率低，检泵周期短，此时仍采用电泵采油方式生产，综合效益较差。因此，对产液量低于60t的油井考虑用大泵深抽代替小排量电泵。（5）泵径、泵深优化，加大深抽力度。随着泵深的增加，油井载荷增大，冲程损失增加，系统的井筒损耗将不断增加，但由于部分油井油层埋藏深，液面深，通过合理增加泵深可以满足沉没度要求，达到提高泵效，增加有效功率的要求，从这一方面说，合理深抽，有效功率增加幅度较大，也可以达到提高系统效率的目的，节能深抽需要解决两个问题：一是油井深抽力度大时，冲程损失对生产的影响较明显，有些井甚至因冲程损失过大达不到提液目的；二是减少杆柱冲击载荷，提高杆柱安全性和抽油机平衡度。通过优化杆管泵组合以及应用深抽节能技术完成深抽措施8口井，系统效率提高4.2%。
2.2 对高沉没度井采取提液措施，提高系统效率
对于沉没度大于300m的高沉没度抽油机井，优先实施投入较低的调参提液措施，通过增加油井产夜量，降低动液面提高有效扬程，虽然使输入功率有所上升，但系统效率得到提高，且增产效果明显。利用优化设计软件设计实施提液， ，平均单井系统效率提高2.3%。
3 结 论
（1）改善油井供排关系，是提高机采系统效率的首要因素，通过系统科学的研究油井产能与抽汲参数的关系，可以做到合理开发，挖掘油井生产潜力。（2）应用节能新设备、新工艺可以一定程度的减少设备损耗，应用节能减速装置、低速电机、节能抽油机均使机采系统效率提高，适用于大幅度下调冲次，现场推广效果良好。
参考文献：
[1] 万仁溥.石油勘探开发技术[M].北京：石油工业出版社，2001
【关键词】系统效率 沉没度 抽油机 泵效
中图分类号：TE355 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-197-01
0 前 言
机采井的系统效率是机采井能源利用水平的主要指标。对以机采井为主要生产方式的油田而言，实现降本增效的一个重要的途径就是提高机采井的系统效率。国内外研究资料表明：抽油机井系统效率的理论上限为49%，理论下限41%。通过应用节能减速装置、电泵转抽、参数优化，合理沉没度等措施提高了机采井的系统效率。对油田节能降耗具有一定的借鉴作用。
1 影响机采系统效率因素
抽油机井能量传递分为地面和地下多个环节，以光杆悬绳器为界，可将系统分为地面和井下两部分。地面部分又可细分为电机、减速箱及皮带、四连杆四环节；井下部分可细分为密封盒、抽油杆、抽油泵、管柱四部分，地面井下共八部分，抽油机井系统的功率损失分布于八个环节之中。我们重点从供排关系方面分析影响系统效率的主要因素。由于断块构造的复杂性、地层的非均质性和污染程度的不同，往往不能准确地预测油井产能。有些油井受注采关系的影响，投产后能量下降很快；有些井注水见效，产能又有所回升。这些动态变化都造成了一些油井供排关系的不协调，出现高沉没度或供液不足的现象，很大程度上影响着油井机采系统效率。
1.1高沉没度造成机采系统效率低
对于供液能力充足的井，如果参数过低，会造成油井沉没度高、生产压差小、动液面上升，影响产液量。2010年对油田15口沉没度超过400 m的抽油井进行了测试，平均系统效率为35.4%，其中12口井采取了提液措施，平均系统效率则达到了44.6%。所以，无论从挖潜增油还是从提高系统效率的角度讲，高沉没度井实施有效提液都很有必要。
1.2 供液不足造成系统效率低
供液不足是指油井抽汲参数过高、泵径偏大、泵挂较浅或采油方式欠合理。油井供液不足生产时，沉没度相对较低，深井泵沉没压力过小，造成泵的充满系数过低，泵效降低。泵效的降低直接导致系统有效功率降低，参数过高导致系统能耗增加，这些都会降低油井系统效率。供液不足井主要原因表现在以下方面：（1）机型过大，部分井由于产量预测偏高或产量递减速度快，出现“大马拉小车”的现象，使设备使用效率降低。因为机型越大，其内部结构越大，相应的轴承损失、齿轮损失以及组件变形损失也越大。在低产量井上，产液量与机型不匹配，会造成过多能量浪费。（2）冲次过高。一些由于产量递减快，泵径小，或者是由于动力设备性能的限制不能满足下调要求，造成冲次过高。在相同液量及扬程条件下，冲次过高，系统能耗就会增加，因为冲次增高杆柱的摩擦载荷、振动载荷，设备的机械损耗都会增加，引起系统效率的降低。（3）油层埋藏深，深抽力度小，这些井表现为泵径大、泵深浅，造成供液不足，使油井产能得不到充分发挥，有效扬程小，系统效率低。深抽工艺由于受抽油机悬点负荷和抽油杆强度的制约，下泵深度受到一定的限制，难以满足合理沉没度需要。另外，油井深抽力度大时，冲程损失增加过大而达不到增产目的。通过合理增加泵深，减少冲程损失，满足沉没度要求，可以提高泵效，增加有效功率。（4）采油方式不合理造成能耗高，系统效率低。油田一些电泵井由于供液不足，造成产量下降。过测试8口电泵井平均系统效率仅为9.1%。（5）普通电机转速高，不能满足供液不足井下调冲次要求，导致系统能耗高。一些井供液不足而仍然维持高冲次生产，造成机采系统能耗高，系统效率低。
2 提高机采系统效率的技术措施
2.1 对供液不足井，提高系统效率
供液不足井一般为参数过高造成，通过利用合理沉没度设计技术对油井的生产参数进行优化，选择出最佳方案，通过降低参数减少地面、井筒损耗，达到提高系统效率的目的，根据油井产能、井筒及地面条件、地层因素，主要采取了下调冲次、机型优化、采油方式优化、合理深抽措施。（1）下调冲次优化参数。供液不足井一般为天然能量开采或注水不见效井，生产到一定期限后动液面相对稳定，在冲程不变时，冲次越高系统效率越低，能耗越高。通过完善抽油机井冲次优化技术，平均系统效率提高了6.1%。（2）节能调速装置。在抽油机的电机和变速箱之间安装一个减速装置，通过加大传动比，降低中间传动皮带轮的运行速度，实现减速，进一步降低抽油机的冲次，使抽油机的电机输入功率降低，实现节能功效。系统效率提高3.7%。收到明显效果，超严重供液不足井通过大幅度下调冲次，对延长检泵周期非常有利。（3）抽油机机型优化。对地层能量下降快，一部分原始地层能量高的井由于生产需要使用12型或以上大型长冲程抽油机生产，能量下降后开始在供液不足状况下生产，出现了“大马拉小车”现象，造成了设备浪费和能耗升高。对严重供液不足且使用12型及以上长冲程大机井实施了机型优化措施。系统效率提高4.18%。（4）采油方式优化.电泵井供液能力与潜油电泵的排量、扬程不匹配，导致潜油电泵长期在小排量下工作，使电泵运行效率低。还有一部分井频繁欠载，生产时率低，检泵周期短，此时仍采用电泵采油方式生产，综合效益较差。因此，对产液量低于60t的油井考虑用大泵深抽代替小排量电泵。（5）泵径、泵深优化，加大深抽力度。随着泵深的增加，油井载荷增大，冲程损失增加，系统的井筒损耗将不断增加，但由于部分油井油层埋藏深，液面深，通过合理增加泵深可以满足沉没度要求，达到提高泵效，增加有效功率的要求，从这一方面说，合理深抽，有效功率增加幅度较大，也可以达到提高系统效率的目的，节能深抽需要解决两个问题：一是油井深抽力度大时，冲程损失对生产的影响较明显，有些井甚至因冲程损失过大达不到提液目的；二是减少杆柱冲击载荷，提高杆柱安全性和抽油机平衡度。通过优化杆管泵组合以及应用深抽节能技术完成深抽措施8口井，系统效率提高4.2%。
2.2 对高沉没度井采取提液措施，提高系统效率
对于沉没度大于300m的高沉没度抽油机井，优先实施投入较低的调参提液措施，通过增加油井产夜量，降低动液面提高有效扬程，虽然使输入功率有所上升，但系统效率得到提高，且增产效果明显。利用优化设计软件设计实施提液， ，平均单井系统效率提高2.3%。
3 结 论
（1）改善油井供排关系，是提高机采系统效率的首要因素，通过系统科学的研究油井产能与抽汲参数的关系，可以做到合理开发，挖掘油井生产潜力。（2）应用节能新设备、新工艺可以一定程度的减少设备损耗，应用节能减速装置、低速电机、节能抽油机均使机采系统效率提高，适用于大幅度下调冲次，现场推广效果良好。
参考文献：
[1] 万仁溥.石油勘探开发技术[M].北京：石油工业出版社，2001