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摘 要：孤东油田七区中单元1987年投入注水开发以来，一直以机械采油为主要的采油工艺。在2001年转入聚合物驱开发后，随着油井见聚浓度的高低变化，油井产能，井筒动液面，设备载荷，动力耗能等参数都会相应发生了变化。为使油井在聚合物驱后条件下经济、高效生产，进行了机、杆、泵组合分析，并根据分析结果对油井工作制度进行了合理的优化，取得了较好的治理效果。
关健词：聚合物驱；抽油机；机杆泵组合；效率
0 引言
抽油机井在聚合物驱生产过程中随着聚合物采出液含聚合物浓度的上升，含水下降，负荷变重，使得杆、管偏磨，泵阀座不严，造成杆断脱、泵漏现象十分严重，影响了聚合物驱油的效果。抽油杆与油管偏磨比水驱时速度和程度加剧，主要原因是聚合物驱采出液比水驱油井的粘度增加，导致与粘度有关的各种摩擦力增加，聚合物驱抽油机井见聚后下行阻力较水驱时增大，使得抽油杆柱失稳产生纵向弯曲的变形波数增加，同时由于聚合物溶液属于粘弹性流体，在抽油杆和油管环形空间流动时，对抽油杆产生法向力。因此抽油杆在下行阻力和法向力双重作用下，与油管偏磨加剧，杆断率增加，作业井次明显增加。影响聚合物驱后油井生产；同时作业费用增加，使得采油成本加大。如何选择好抽油设备，实现杆、管、泵、抽油机的最优组合，对注聚生产至关重要。
1 抽油杆的选择
抽油杆的选择主要包括确定抽油杆的长度、直径、组合及材料，下泵深度确定后，抽油杆的长度就定了。为了保证抽油杆安全工作，必须根据材料及强度来确定其直径。抽油杆在工作过程中，承受不对称循环载荷的作用，上部光杆承受的载荷包括:抽油杆柱的载荷，液柱载荷，抽油杆柱、油管柱和液柱的惯性载荷，抽油杆柱在运动中受的摩擦阻力，抽油管柱和油管柱的弹性引起的振动载荷，由液击引起的冲击载荷，由井斜变化、螺纹不同心、悬绳器摆动等因素造成的扭力等七方面的力。而抽油杆柱承受的载荷随深度有所变化，如抽油杆柱载荷越往下越小，加上下部抽油杆柱所承受的上顶力的作用，在中和点以下抽油杆柱由承受张应力变成压应力，迫使抽油杆弯曲，增大了扭力和摩擦力，使得下部抽油杆工作条件更加恶劣。因此，抽油杆柱承受的不是简单的不对称循环载荷，而实际上中和点以下的抽油杆承受的是不对称拉压循环载荷，加上抽油杆柱本身未加工面积达85%以上，不可避免地会有疲劳源存在，从而产生疲劳断裂。
聚驱后，原油密度增大，抽油机负荷增大，因此，选择的抽油机直径需要适当增加。目前经常使用的抽油杆直径多为19 mm，22rnm，25 rrmm三种，而又以22 mm抽油杆居多。对于下泵较深的井，可以采用不同直径的抽油杆，上部用粗的，下部用细的，因为上部抽油杆承受负荷较下部大，这样可以减轻总的抽油杆重量，降低驴头负荷。
2 抽油机的选择
游梁式抽油机是孤东油田主要的机械采油设备。在机械采油井中，游梁抽油机井又占机械采油井的96%左右。游梁抽油机系统的运行特点游梁抽油机是机、杆、泵组成的复杂系统，其运行特点有三个。(1)游梁抽油机是一种带有冲击性的周期交变负载，起动转矩大，在一个周期(一个冲次)内负载波动很大。这种负载要求驱动电机在选择容量时留有足够的余量，以保证带载起动时能克服抽油机较大的惯性扭矩，满足起动要求。在运行时有足够的过载能力，以克服交变载荷的最大扭矩。
抽油机是油井生产过程中不轻易更换的设备。选择时应考虑到在长期生产中有利于充分发挥油层的最大生产能力，而又不致超负荷运转一定型号的抽油机，都有其允许的最大负荷及可供调节的冲程和冲次。在具体选用时，所遵循的原则是：用最大冲程、冲数及选用一定泵径后，既满足油井最大可能的产量，同时在此参数配合和需要的最大下泵深度下，悬点最大载荷及减速箱输出轴的扭矩又不超过它的允许值。
在实际选用时，一般采用计算法和图表法，这两种方法都是在大致确定抽油机型号后，在进行必要的校核和参数调整。在具体油田上往往是按已有的抽油机设备，根据经验来选用。
2.1计算选择法的步骤
（1）根据油井可能的最大产量初步确定泵径、冲程、冲次；
（2）根据油井可能的最大产量下，需要的下泵深度和抽吸参数，初选抽油杆组合；
（3）由已选出的f，s，n组合及抽油杆柱，计算悬电最大载荷和减速箱输出轴扭矩；
（4）根据计算的最大载荷和扭矩、及选择的s和n，查各型抽油机的技术规范表，选出需要的抽油机型号；
（5）初选后，再进行参数配合及抽油机和抽油杆柱的校核，如校核不合格，则调整后重新进行校核。
2.2 图表法
根据泵深、油井可能的最大产量选择相应的抽油机机型。
3 抽油泵的选择
由于孤东油田大局部已进入了高含水开发期，加上高含砂、低温蒸气稠油开采、注聚合物开采及强腐蚀的介质环境和井况差等要素影响，柱塞抽油泵的泵筒和柱塞的磨损、腐蚀、划伤越来越严重，油井均匀检泵周期越来越短，有的甚至不到30天就需求检泵，严重影响油田开发综合经济效益的进步。国际外众多机构投入了少量的力气研讨抽油泵的生效缘由和防护措施。其中一个无效的办法就是优选泵筒和柱塞的资料和外表处置工艺。
泵筒和柱塞摩擦副及四周任务环境和条件构成了一个摩擦学零碎，这一零碎的腐蚀磨损量由泵筒的腐蚀磨损量和柱塞的腐蚀磨损量的总和所决议。而泵筒和柱塞各自的腐蚀磨损量则由构成资料的物理机械化学功能、互相运动关系、任务环境和条件等要素决议。最终从抽油泵角度上看，泵筒和柱塞的资料和外表处置工艺的选择成为决议这个摩擦学零碎腐蚀磨损量的决议要素
选择并优化泵筒和柱塞资料和外表处置工艺的目的是让这个摩擦学零碎的腐蚀磨损量到达最小。由于影响要素众多，所以泵筒和柱塞的资料选择婚配依然没有一个实际指点，研发人员目前做的最多的任务是选择各种泵筒和柱塞的资料和外表处置工艺，然后在一定的腐蚀磨损条件下停止室内摩擦磨损实验，从实验的后果来确定在这种实验条件下，应该选择什么样的泵筒柱塞资料。这里引见两种实验后果
抽油泵也叫深井泵。它是有杆机械采油的一种专用设备，泵下在油井并筒中动液面以下一定深度，依靠抽油杆传递抽油机动力，将原油抽出地面。
对于深井泵，除了确定直径外，还必须根据油并条件选择泵的类型及间隙配合。
泵深在400 m以内的浅井，如果具有较大的腐蚀性，且含砂不大于0.1%，一般可选用皮碗泵；1000 m以内的井，如果具有较大的腐蚀性，且含砂量小于0.2%，油井结蜡较严重，或油较稠者应采用管式泵；产液较小的中深或深井可采用杆式泵。
活塞和衬套的间隙要根据原油粘度、井温、含砂量等资料来选。具体参考见表1。
4 抽油井躺井常见原因分析及防治对策
注聚后油井躺并常见原因有：①杆断；②杆、管偏磨造成的杆脱，油管漏；③泵漏。对于杆断和泵漏主要是由于抽油杆和泵本身质量问题，目前已经有高强度抽油杆和三级抽油泵、悬重式抽聚合物泵、大流道抽聚合物泵等应用于实际生产中，主要针对杆、管偏磨造成的杆脱，油管漏作简要分析的。
4.1 滚合物驱抽油机井杆、管偏磨原因分析|
聚合物驱抽油机井发生杆、管偏磨的部位集中在抽油杆的接箍处。大庆油田为了弄清杆柱不同部位的磨损程度及磨损方向，曾对7口检泵井的抽油杆接箍进行测量，发现在井口以下300 m，柱塞以上70 m的范围内，接箍无磨损，磨损区域集中在杆柱中下部；在磨损区域内的接箍是不均匀磨损，且存在磨损集中点；接箍上下端的磨损程度有较大差异；每口偏磨井接艳单测磨损的比例为71%，多侧磨损和圆周均匀磨损的比例为29%。
这种现象说明了抽油杆是以变波长的形式磨损的，杆、管偏磨是由于受压导致杆柱在油管内变波长的多点弯曲磨损。
4.2聚合物驱抽油机井防治偏磨措施
4.2.1应用高强度扶正器高强度扶正器可以改善杆、管的磨损形式、延缓偏磨，利用高强度的扶正器与油管接触，达到防止杆、管偏磨的目的。
4.2.2改进抽油泵结构通过改变泵的结构，可以达到减少下行阻力和防治杆、管偏磨的目的。
（1）应用三级抽油泵。三级泵主要是通过增大间隙来减少泵筒与柱塞间的摩擦阻力。
（2）试验悬重式抽聚合物泵．柱塞悬重式抽聚合物泵是充分利用反馈力的基础上，采取柱塞下部悬重，以进一步克服抽油杆及柱塞的下行阻力，将杆柱的受力中合点下移至柱塞附近甚至下部，从而达到防治杆、管偏磨的目的。
（3）试验大流道抽聚合物泵。通过对抽油泵结构进行了改进，通过增大抽油泵过流面积、减小泵柱塞长度及减少游动阀个数达到减少抽油杆柱下行阻力、降低偏磨和杆断发生机率的目的．为降低泵柱塞与泵筒间的磨阻，将泵柱赛长度油原来1 200 mm改为900 mm；为降低流体通过游动阀的磨阻，将原来的双游动阀改为单游动阀，并对下游动阀的结构进行改进。
4.2.3其他配套措施选用高强度抽油杆。采用高强度抽油杆提高了抽油杆的抗弯强度、抗拉强度和耐磨强度，防止下冲程抽油杆下部产生纵向弯曲，以弥补普通抽油杆的不足，达到防治杆、管偏磨和防止抽油杆断脱的目的。
5 现场实际应用情况
孤东油田七区中Ng4-6注聚开发单元，自2006年实施机杆泵组合优化后，躺井率指标和免修期都较聚驱结束前期有了较大幅度的提高，抽油机完好率由原来的96%提高到97.9%以上，躺井率由注聚原来的5.6％下降到目前的4.3%；油井免修期由注聚前期的325 d上升到目前的412 d，保持了良好的开发势头。
参考文献：
[1]大庆油田高含水期注采工艺技术[M]．北京：石油工业出版社，1999.
作者简介：
段燕华，女，1977年10月出生，采油技师，长期从事地质资料及油井管理工作。Email：[email protected].
关健词：聚合物驱；抽油机；机杆泵组合；效率
0 引言
抽油机井在聚合物驱生产过程中随着聚合物采出液含聚合物浓度的上升，含水下降，负荷变重，使得杆、管偏磨，泵阀座不严，造成杆断脱、泵漏现象十分严重，影响了聚合物驱油的效果。抽油杆与油管偏磨比水驱时速度和程度加剧，主要原因是聚合物驱采出液比水驱油井的粘度增加，导致与粘度有关的各种摩擦力增加，聚合物驱抽油机井见聚后下行阻力较水驱时增大，使得抽油杆柱失稳产生纵向弯曲的变形波数增加，同时由于聚合物溶液属于粘弹性流体，在抽油杆和油管环形空间流动时，对抽油杆产生法向力。因此抽油杆在下行阻力和法向力双重作用下，与油管偏磨加剧，杆断率增加，作业井次明显增加。影响聚合物驱后油井生产；同时作业费用增加，使得采油成本加大。如何选择好抽油设备，实现杆、管、泵、抽油机的最优组合，对注聚生产至关重要。
1 抽油杆的选择
抽油杆的选择主要包括确定抽油杆的长度、直径、组合及材料，下泵深度确定后，抽油杆的长度就定了。为了保证抽油杆安全工作，必须根据材料及强度来确定其直径。抽油杆在工作过程中，承受不对称循环载荷的作用，上部光杆承受的载荷包括:抽油杆柱的载荷，液柱载荷，抽油杆柱、油管柱和液柱的惯性载荷，抽油杆柱在运动中受的摩擦阻力，抽油管柱和油管柱的弹性引起的振动载荷，由液击引起的冲击载荷，由井斜变化、螺纹不同心、悬绳器摆动等因素造成的扭力等七方面的力。而抽油杆柱承受的载荷随深度有所变化，如抽油杆柱载荷越往下越小，加上下部抽油杆柱所承受的上顶力的作用，在中和点以下抽油杆柱由承受张应力变成压应力，迫使抽油杆弯曲，增大了扭力和摩擦力，使得下部抽油杆工作条件更加恶劣。因此，抽油杆柱承受的不是简单的不对称循环载荷，而实际上中和点以下的抽油杆承受的是不对称拉压循环载荷，加上抽油杆柱本身未加工面积达85%以上，不可避免地会有疲劳源存在，从而产生疲劳断裂。
聚驱后，原油密度增大，抽油机负荷增大，因此，选择的抽油机直径需要适当增加。目前经常使用的抽油杆直径多为19 mm，22rnm，25 rrmm三种，而又以22 mm抽油杆居多。对于下泵较深的井，可以采用不同直径的抽油杆，上部用粗的，下部用细的，因为上部抽油杆承受负荷较下部大，这样可以减轻总的抽油杆重量，降低驴头负荷。
2 抽油机的选择
游梁式抽油机是孤东油田主要的机械采油设备。在机械采油井中，游梁抽油机井又占机械采油井的96%左右。游梁抽油机系统的运行特点游梁抽油机是机、杆、泵组成的复杂系统，其运行特点有三个。(1)游梁抽油机是一种带有冲击性的周期交变负载，起动转矩大，在一个周期(一个冲次)内负载波动很大。这种负载要求驱动电机在选择容量时留有足够的余量，以保证带载起动时能克服抽油机较大的惯性扭矩，满足起动要求。在运行时有足够的过载能力，以克服交变载荷的最大扭矩。
抽油机是油井生产过程中不轻易更换的设备。选择时应考虑到在长期生产中有利于充分发挥油层的最大生产能力，而又不致超负荷运转一定型号的抽油机，都有其允许的最大负荷及可供调节的冲程和冲次。在具体选用时，所遵循的原则是：用最大冲程、冲数及选用一定泵径后，既满足油井最大可能的产量，同时在此参数配合和需要的最大下泵深度下，悬点最大载荷及减速箱输出轴的扭矩又不超过它的允许值。
在实际选用时，一般采用计算法和图表法，这两种方法都是在大致确定抽油机型号后，在进行必要的校核和参数调整。在具体油田上往往是按已有的抽油机设备，根据经验来选用。
2.1计算选择法的步骤
（1）根据油井可能的最大产量初步确定泵径、冲程、冲次；
（2）根据油井可能的最大产量下，需要的下泵深度和抽吸参数，初选抽油杆组合；
（3）由已选出的f，s，n组合及抽油杆柱，计算悬电最大载荷和减速箱输出轴扭矩；
（4）根据计算的最大载荷和扭矩、及选择的s和n，查各型抽油机的技术规范表，选出需要的抽油机型号；
（5）初选后，再进行参数配合及抽油机和抽油杆柱的校核，如校核不合格，则调整后重新进行校核。
2.2 图表法
根据泵深、油井可能的最大产量选择相应的抽油机机型。
3 抽油泵的选择
由于孤东油田大局部已进入了高含水开发期，加上高含砂、低温蒸气稠油开采、注聚合物开采及强腐蚀的介质环境和井况差等要素影响，柱塞抽油泵的泵筒和柱塞的磨损、腐蚀、划伤越来越严重，油井均匀检泵周期越来越短，有的甚至不到30天就需求检泵，严重影响油田开发综合经济效益的进步。国际外众多机构投入了少量的力气研讨抽油泵的生效缘由和防护措施。其中一个无效的办法就是优选泵筒和柱塞的资料和外表处置工艺。
泵筒和柱塞摩擦副及四周任务环境和条件构成了一个摩擦学零碎，这一零碎的腐蚀磨损量由泵筒的腐蚀磨损量和柱塞的腐蚀磨损量的总和所决议。而泵筒和柱塞各自的腐蚀磨损量则由构成资料的物理机械化学功能、互相运动关系、任务环境和条件等要素决议。最终从抽油泵角度上看，泵筒和柱塞的资料和外表处置工艺的选择成为决议这个摩擦学零碎腐蚀磨损量的决议要素
选择并优化泵筒和柱塞资料和外表处置工艺的目的是让这个摩擦学零碎的腐蚀磨损量到达最小。由于影响要素众多，所以泵筒和柱塞的资料选择婚配依然没有一个实际指点，研发人员目前做的最多的任务是选择各种泵筒和柱塞的资料和外表处置工艺，然后在一定的腐蚀磨损条件下停止室内摩擦磨损实验，从实验的后果来确定在这种实验条件下，应该选择什么样的泵筒柱塞资料。这里引见两种实验后果
抽油泵也叫深井泵。它是有杆机械采油的一种专用设备，泵下在油井并筒中动液面以下一定深度，依靠抽油杆传递抽油机动力，将原油抽出地面。
对于深井泵，除了确定直径外，还必须根据油并条件选择泵的类型及间隙配合。
泵深在400 m以内的浅井，如果具有较大的腐蚀性，且含砂不大于0.1%，一般可选用皮碗泵；1000 m以内的井，如果具有较大的腐蚀性，且含砂量小于0.2%，油井结蜡较严重，或油较稠者应采用管式泵；产液较小的中深或深井可采用杆式泵。
活塞和衬套的间隙要根据原油粘度、井温、含砂量等资料来选。具体参考见表1。
4 抽油井躺井常见原因分析及防治对策
注聚后油井躺并常见原因有：①杆断；②杆、管偏磨造成的杆脱，油管漏；③泵漏。对于杆断和泵漏主要是由于抽油杆和泵本身质量问题，目前已经有高强度抽油杆和三级抽油泵、悬重式抽聚合物泵、大流道抽聚合物泵等应用于实际生产中，主要针对杆、管偏磨造成的杆脱，油管漏作简要分析的。
4.1 滚合物驱抽油机井杆、管偏磨原因分析|
聚合物驱抽油机井发生杆、管偏磨的部位集中在抽油杆的接箍处。大庆油田为了弄清杆柱不同部位的磨损程度及磨损方向，曾对7口检泵井的抽油杆接箍进行测量，发现在井口以下300 m，柱塞以上70 m的范围内，接箍无磨损，磨损区域集中在杆柱中下部；在磨损区域内的接箍是不均匀磨损，且存在磨损集中点；接箍上下端的磨损程度有较大差异；每口偏磨井接艳单测磨损的比例为71%，多侧磨损和圆周均匀磨损的比例为29%。
这种现象说明了抽油杆是以变波长的形式磨损的，杆、管偏磨是由于受压导致杆柱在油管内变波长的多点弯曲磨损。
4.2聚合物驱抽油机井防治偏磨措施
4.2.1应用高强度扶正器高强度扶正器可以改善杆、管的磨损形式、延缓偏磨，利用高强度的扶正器与油管接触，达到防止杆、管偏磨的目的。
4.2.2改进抽油泵结构通过改变泵的结构，可以达到减少下行阻力和防治杆、管偏磨的目的。
（1）应用三级抽油泵。三级泵主要是通过增大间隙来减少泵筒与柱塞间的摩擦阻力。
（2）试验悬重式抽聚合物泵．柱塞悬重式抽聚合物泵是充分利用反馈力的基础上，采取柱塞下部悬重，以进一步克服抽油杆及柱塞的下行阻力，将杆柱的受力中合点下移至柱塞附近甚至下部，从而达到防治杆、管偏磨的目的。
（3）试验大流道抽聚合物泵。通过对抽油泵结构进行了改进，通过增大抽油泵过流面积、减小泵柱塞长度及减少游动阀个数达到减少抽油杆柱下行阻力、降低偏磨和杆断发生机率的目的．为降低泵柱塞与泵筒间的磨阻，将泵柱赛长度油原来1 200 mm改为900 mm；为降低流体通过游动阀的磨阻，将原来的双游动阀改为单游动阀，并对下游动阀的结构进行改进。
4.2.3其他配套措施选用高强度抽油杆。采用高强度抽油杆提高了抽油杆的抗弯强度、抗拉强度和耐磨强度，防止下冲程抽油杆下部产生纵向弯曲，以弥补普通抽油杆的不足，达到防治杆、管偏磨和防止抽油杆断脱的目的。
5 现场实际应用情况
孤东油田七区中Ng4-6注聚开发单元，自2006年实施机杆泵组合优化后，躺井率指标和免修期都较聚驱结束前期有了较大幅度的提高，抽油机完好率由原来的96%提高到97.9%以上，躺井率由注聚原来的5.6％下降到目前的4.3%；油井免修期由注聚前期的325 d上升到目前的412 d，保持了良好的开发势头。
参考文献：
[1]大庆油田高含水期注采工艺技术[M]．北京：石油工业出版社，1999.
作者简介：
段燕华，女，1977年10月出生，采油技师，长期从事地质资料及油井管理工作。Email：[email protected].