抽油机井工作制度与能耗关系探讨

秦和利（大庆油田有限责任公司生产运行与信息部）

1 现状

根据油井供排理论，随着不断的开采，地层能量逐渐的降低，生产压差逐渐变小，产液量逐渐降低，而抽油机的工作制度没有变化的情况下抽油泵的排量没有变化，抽油机井就会出现供液不足现象，针对供液不足井采取调小参数或者间抽措施，就能达到较好的节能效果，所以只有供液不足抽油机井才具有节能潜力。统计某作业区正常生产抽油机井560口，其中供液不足井23口，仅占开井数的4.1%，说明随着注水调整和节能措施逐年实施，供液不足井数不断减少，造成抽油机井节能潜力非常小[1-4]。

2 工作制度与能耗关系理论分析

为降低生产运行能耗，控制耗电量，增加供液不足井数是节能挖潜的关键。使一口正常生产且供液充足抽油机井出现供液不足现象，可以通过采取换大泵径、调大冲程、调大冲次增加理论排量，在注入端没有变化的情况下，使其出现供液不足，然后采取间抽措施，达到节能降耗的目的，下面对三种不同工作制度与能耗的关系进行理论分析。

2.1 增大泵径

假设抽油机井的其它参数不变，泵径增大后，单冲程排量增加，达到相同产液量生产所需的时间减少，抽油机井做功次数减少；增大抽油机井的泵径虽然增大了单个冲程的排量，但由于增大泵径后单冲程对井下的阻力无直接影响，且对单个冲程中地面部分消耗的功耗影响很小，将其忽略不计，所以增大抽油机井的泵径后，在一定时间内产生的理论排量与连抽时理排保持不变进行间抽，可以达到节能的效果[5-6]。

2.2 增大冲程

假设抽油机井的其它参数不变，冲程增大后，单冲程排量增加，达到相同产液量生产所需的时间减少，抽油机井做功次数减少；因为抽油机井的冲程增大，单冲程井下阻力做功的距离增大，井下阻力消耗的功耗增大，但在日产液量不变的前提下，抽油机井摩擦阻力日所消耗的功耗不变，又由于增大抽油机井的冲程对单个冲程中地面部分的功耗影响很小，将其忽略不计，所以增大抽油机井的冲程后，在一定时间内产生的理论排量与连抽时理论排量保持不变进行间抽，可以达到节能的效果[7-8]。

2.3 增大冲次

假设抽油机井的其它参数不变，冲次增大后，单冲程排量保持不变，达到相同产液量生产所需的时间减少，但抽油机井做功次数不变；由于单冲程中并未改变井下的阻力大小以及地面部分各部位的阻力大小，所以增大抽油机井的冲次后，在一定时间内内产生的理论排量与连抽时理论排量保持不变，实行间抽不能达到节能的效果。

3 改变工作制度选井原则

为了便于潜力井筛选，制定了换大泵径后间抽潜力井的选井原则：正常生产时必须是供液充足状态，无供液不足现象，排除其他因素影响；抽油泵泵径小于57 mm。抽油机机型以6型机为主，考虑最大载荷限制，换后泵径不能大于57 mm，换大泵径后，有功功率、装机功率等都会变大，更换前必须考虑现有电动机、自动配电箱是否能满足需求，如不能满足需及时更换，做好提前预判，防止换大泵径后不能生产；已发生泵况变差或临近检泵周期。为避免发生大量额外作业费用，尽量选择需要作业或即将作业的井作为潜力井，减少单井作业井次，节省作业费用，提高换大泵径后间抽的经济效益。

同时又制定了调大冲程后间抽潜力井的选井原则：正常生产时必须是供液充足状态，无供液不足现象，排除其他因素影响；实际冲程小于理论最大冲程。为保证冲程有上调空间，增加理论排量，现场实际冲程不能大于理论最大冲程；地面拖动设备满足需求。调大冲程后，有功功率、装机功率等都会变大，更换前必须考虑现有电动机、自动配电箱是否能满足需求，做好提前预判，如不能满足需及时更换，防止调大冲程后不能生产。

4 配套自动配电箱安全设施

根据均匀供采的要求，应将间抽周期尽量缩短，所以利用现有设备自动间抽配电箱（即不停机间抽配电箱）来实现短周期间抽[9]。自动间抽配电箱能实现自动启停，且停机时小幅度摆动，非静止状态，但也存在一定的安全隐患，为降低自动配电箱安全风险，防止人、物受到伤害，配套自动配电箱安全设施，消除安全隐患，具体采取四种安全防护措施：加装抽油机围栏等防护装置，四周全部封闭；设立醒目安全警示；加强岗位员工操作培训；加大平衡块摆动角度。通过上述安全防护措施的实施，自动间抽安全隐患得到了消除，为改变工作制度后间抽工作的开展，提供了重要设备的支持[10]。

5 现场试验

在自动间抽配电箱安全的情况下，选取9口井改变工作制度进行现场试验，现场安装电表计量，监测不同状态下的电量和产液量变化，与理论分析验证。

5.1 换大泵径后间抽

选取3口井进行换大泵径试验，1#井泵径由44 mm换大为57 mm，冲程、冲次不变，利用自动间抽配电箱，以24 h内产理论排量与原理论量相等间抽，采用间抽制度停2 min抽3 min，现场通过电表连续监测，日耗电下降44.1 kWh，节电率为36.4%，1#井换大泵后间抽数据对比见表1。

表1 1#井换大泵后间抽数据对比Tab.1 Comparison of intermediate pumping data after replacing the pump in Well 1#

2#井泵径由38 mm换大为44 mm，采用间抽制度停1 min抽3 min，现场通过电表连续监测，日耗电下降24.2 kWh，节电率为22%，2#井换大泵后间抽数据对比见表2。

表2 2#井换大泵后间抽数据对比Tab.2 Comparison of intermediate pumping data after replacing pump in Well 2#

3#井泵径由44 mm换大为57 mm，采用间抽制度停2 min抽3 min，现场通过电表连续监测，日耗电下降47.7 kWh，节电率为35%，3#井换大泵后间抽数据对比见表3。

表3 3#井换大泵后间抽数据对比Tab.3 Comparison of intermediate pumping data after replacing the pump in Well 3#

3口井换大泵径试验井，现场通过电表连续监测，合计日耗电下降116 kWh，节电率为31.6%。

5.2 调大冲程后间抽

选取3口井进行上调冲程试验，4#井冲程由1.8 m上调到2.5 m，泵径、冲次不变，利用自动间抽配电箱，以24 h内产生的理论排量与原理论排量相等间抽，采用间抽制度停2 min抽5 min，现场通过电表连续监测，日耗电下降14.9 kWh，节电率为14%，4#井调大冲程后间抽数据对比见表4。

表4 4#井调大冲程后间抽数据对比Tab.4 Comparison of interval pumping data after the adjustment of large stroke in Well 4#

5#井泵径冲程由1.4 m上调到2.5 m，采用间抽制度停3 min抽5 min，现场通过电表连续监测，日耗电下降17.7 kWh，节电率为17.6%，5#井调大冲程后间抽数据对比见表5。

表5 5#井调大冲程后间抽数据对比Tab.5 Comparison of interval pumping data after the adjustment of large stroke in Well 5#

6#井泵径冲程由1.8 m上调到2.5 m，采用间抽制度停2 min抽3 min，现场通过电表连续监测，日耗电下降16.5 kWh，节电率为15%，6#井调大冲程后间抽数据对比见表6。

表6 6#井调大冲程后间抽数据对比Tab.6 Comparison of interval pumping data after the adjustment of stroke in Well 6#

3口调大冲程试验井，通过现场电表连续监测，合计日耗电下降49.1 kWh，节电率为15.5%，与理论分析相符。

5.3 调大冲次后间抽

另外又选取3口井进行上调冲次试验，7#井冲次由4.2次/min调大到6.7次/min，泵径、冲程不变生产，利用自动间抽配电箱，以24 h内产生的理论排量与原理论排量相等间抽，采用间抽制度停3 min抽5 min，现场通过电表连续监测，日耗电增加5.4 kWh，7#井调大冲次后间抽数据对比见表7。

表7 7#井调大冲次后间抽数据对比Tab.7 Comparison of interval pumping data after the adjustment and flushing in Well 7#

8#井冲次由4次/min调大到6次/min，采用间抽制度停1 min抽2 min，现场通过电表连续监测，日耗电增加5.2 kWh，8#井调大冲次后间抽数据对比见表8。

9#井冲次由4.5次/min调大到7次/min，采用间抽制度停9 min抽16 min，现场通过电表连续监测，日耗电增加5.1 kWh，9#井调大冲次后间抽数据对比见表9。

表8 8#井调大冲次后间抽数据对比Tab.8 Comparison of interval pumping data after the adjustment and flushing in Well 8#

表9 9#井调大冲次后间抽数据对比Tab.9 Comparison of interval pumping data after the adjustment and flushing in Well 9#

3口井调大冲次试验井，通过现场电表连续监测，日耗电增加15.7 kWh，电量基本无变化。

6 现场应用效果及前景

经过阶段推广应用，共实施换大泵径后间抽23口井，上调冲程后间抽56口井，年实现累计节电57×104kWh，每度电按0.6元计算，年可节约电费34万元，经济效益明显，达到了节能降耗的目的。

经统计正常生产的508口抽油机井，具有换大泵径后间抽潜力井158口，调大冲程后间抽潜力井136口，总共占正常生产抽油机井的57.9%，具有广泛的应用前景。

7 结论

抽油机井在一定的生产压差下，增大泵径、调大冲程后，在日产液不变的前提下，由连续运行改为间抽生产制度，节电率分别达到31.6%、15.5%，具有较好的节能效果。抽油机井在一定的生产压差下，增大冲次后，在日产液不变的前提下，由连续运行改为间抽生产制度，耗电量基本保持不变，无节能效果。改变工作制度后间抽，为建设效益型油田，增添了新的节能技术手段，具有广泛的推广前景。