机械采油系统效率分析

摘 要：针对机械采油系统效率比较低的实际情况，结合油田开发现状，将地址与工程相结合，从储层流入动态、环空测试机械采油系统整体优化角度出发，对抽汲参数和系统硬件进行优化配置，建立间歇抽油井工作制度数学模型，加强机械采油井计算管理与实时监测，提出较系统的研究思路和方法，以提高机械采油系统效率，为低渗低产油田的开发开辟了更为广阔的思路。

关键词：机械采油；系统效率；参数优选，环形空间；测试

一、机械钻井技术发展的目标和方向

近年来，我国许多企业的产品技术水平取得突破。一批列入国家重大技术装备创新项目的石油设备研制获得成果：宝鸡石油机械厂研制的ZJ70DB钻机，采用全数字控制交流变频等多项新技术，进入国际先进钻机行列；宏华公司研制的ZJ40DBS钻机，填补了国内空白，达到国际先进水平；江汉石油四机厂研制的2000型成套压裂设备通过鉴定，填补了国内空白，达到国际先进水平。

经过近15年的努力，全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会已形成了面向陆上和海上石油勘探、钻采设备、材料标准体系。现行有效的国家标准中，等同等效采用国际标准和国外先进标准的有27项。目前，我国通过API认证的石油设备制造企业已达196家。宝鸡石油机械厂已获得API认证达8大类55项，是我国取得API认证最多的石油设备制造企业。为我国的石油机械装备进入国际市场打下了坚实的基础。

二、机械采油系统效率研究：

1、确定油井流入动态

油井流入动态研究是进行油井产能预测和机械采油系统优化的基础，其准确与否，将直接关系到整个机械采油系统参数匹配和系统硬件配置的合理性，是影响机械采油系统运行效率的主要因素之一。

2、研究环空液面变化规律，确定环空拟液面

环空动液面是产能预测和油井设计的一个重要基础参数。目前油田普通采用环空测试法录取油井环空液面，但当环空液面存在泡沫段时，机械抽油井环空将会失去明显油气界面，从而导致测试失真。此时应通过理论方法确定拟气柱（包括环空气柱段和泡沫段中的气柱段）从而得到拟液面的正确位置。陈家琅等入通过模型模拟认为：在环空测试过程中，环空动液面并非静止不动，而是以一定的规律变化的。

3、确定间歇抽油井的合理工作制度

目前低渗透油田中，间歇抽油井已接近40%，其系统效率均较低（<18%），因此对间抽井进行系统参数优选和合理工作制度研究就显得非常重要。结合储层的流入特性，利用物质平衡原理，在间歇抽油井泵挂、冲程、冲次及杆柱组合组台等参数给定的条件下，建立间抽井环空液面变化规律数学模型。如图3所示环空液面示意图，利用物质平衡原理，建立间歇抽油数学模型。利用四阶龙格一库塔法求解间歇抽油数学模型，即可确定出间歇抽油井的工作制度。

4、机抽系统参数优化

随着采油工艺技术的不断发展，国内外对提高有杆抽油系统效率的研究非常重视。采取了一系列新工艺措施.在提高机抽系统效率方面取得了明显的经济效果。尽管如此，有杆抽油系统仍存在许多问题，诸如电机不匹配、抽油机平衡程度欠佳、工作参数不匹配等，所有这些都在不同程度上影响着机抽系统的高效运行。

鉴于以上情况，依据储层产能预测。结台油田开发情况.运用抽油井供排协调理论，优化设计机械抽油系统参数，从而提高整个机械抽油井的系统效率和经济效益。其具体内容包括：储层产能预测；建立机、杆、泵数据库，确定多种不同的抽汲参数组合；建立以泵径、冲程、冲次、动液面深度和泵挂深度为变量的参数优选设计模型；建立系统效率最高目标函效。优化设计机抽系统参数，最终确定出最优方案。

5、优化井下配套装置

机械抽油系统的优化不仅包括参数优选，还包括相应硬件的优化配置。克拉玛依采油二厂近几年在机械采油方面，单项抽油工艺技术比较成熟（如油管锚定、闭式采油、防漏管柱、井下分离器、综合防砂及抽油杆扶正技术等）。在系统参数优化的基础上，将这些单项成熟技术进行优化配置组合，同时根据井液气液比情况，加装并下高效多相分离器与管式泵承载排气装置，可以有效地减少井下损失，提高井下效率。

6、优化地面机抽系统配置

机械抽油井地面系统包括机械设备、动力设备和供电系统。近几年节能抽油机、抽油机软启动装置在二厂试验成功，节能效果较好；无功就地集中补偿技术比较成熟。但整个地面系统仍未进行优化配置，地面功率损失较大，功率因素只有0.4。利用目前成熟的节能技术。结合油田实际情况。对地面机抽系统优化配置，可减少运行损失，提高地匝系统效率。

7、建立抽油井微机管理体系

机械抽油井系统效率是一个动态评价参数。它与日常生产管理有关。在前面的研究基础上，开发了以系统效率为目标函数的“机抽系统校拨与设计”软件：一是对现有抽油井参数配置与工作制度的合理性进行校核评价；二是对机抽井进行参数优选和系统效率预测；三是机械抽油井泵情况的计算机诊断；四是机械抽油井井史与静动态资料的计算机管理，随时监控抽油井的动态变化，从而实现抽油井的微机管理与维护。

三、机械采油井现场试验结果及我国目前现状

实验结果：按本文提供的技术思路和研究成果。在新疆石油管理局采油二厂进行了较大范围的现场试验，取得了明显的增产增效效果。应用“机械抽油系统校核与设计”软件成功地对50口现有机抽井进行了校核 ，对30口油井进行了系统优化设计。据随机抽查19口试验井统计，平均泵效提高l2.44% 。平均單井增加液量6.7 t/d，其中可对比的7口井平均系统效率提高了7.54%。

参考文献：

[1] 李庆昌著，砾岩油田开发[M]，北京：石油工业出舨杜，1997

[2] 陈家琅著抽油机井气藏两相流动[M].北京：石油工业出舨杜，1994

[3] 熊友明.低压油井间歇抽油设计研究[J].西南石油学院学报，1995，17（3）：92～96

[4] 刘沪雄.提高有杆泵系统效率遗径及方法[J].石油技术，1990，l2（5）：100～108

作者简介：

李金东（1981.11- ），男，汉族，江苏沛县人，陕西延长石油（集团）管道运输第三分公司工程基建科干事，本科学历。endprint