抽油機、桿、泵生產(chǎn)適應(yīng)性分析與選型匹配對策

1、    抽油機、桿、泵生產(chǎn)適應(yīng)性分析與選型匹配對策    辛平 鄭冬梅摘 要：目前油田常用抽油機按大小分有：6型、8型、10型以及12型等。按結(jié)構(gòu)形式分有：常規(guī)游梁式抽油機、異相曲柄抽油機、擺輪式抽油機、復(fù)合平衡抽油機、調(diào)徑變矩抽油機等，主要以異相曲柄抽油機和復(fù)合平衡抽油機為主。隨著油田開發(fā)難度的加大，復(fù)雜、低滲油層的動用和比例的增大，油田平均單井日產(chǎn)液量有所降低，抽油泵泵效較低，油井系統(tǒng)效率低。因此，結(jié)合油田油藏和生產(chǎn)特點，積極探索優(yōu)化抽油機參數(shù)是提高抽油機系統(tǒng)效率和降低油井投資成本的重要途徑之一。關(guān)鍵詞：抽油機；抽油桿；抽油泵；選型；最佳匹配抽油機、

2、抽油桿、抽油泵的選型對于采油生產(chǎn)和節(jié)能降耗具有十分重要的意義。主要表現(xiàn)在對機、桿、泵型號、參數(shù)、尺寸、性能方面的特殊要求。根據(jù)油井流入動態(tài)曲線和油田定產(chǎn)要求，首先初選抽油機、設(shè)計抽油桿、選擇抽油泵的型號以及選擇沖程、沖次等參數(shù)，再從井底到抽油機反向計算受力情況，以校核抽油機型號、沖程、沖次參數(shù)是否合理，以此反復(fù)循環(huán)，分析目前機、桿、泵系統(tǒng)應(yīng)用中存在不足和問題，提出具體的需求參數(shù)及生產(chǎn)方向，實現(xiàn)抽油機、抽油桿、抽油泵的最佳匹配。一、對抽油機的要求目前油田常用抽油機按大小分有：6型、8型、10型以及12型等。按結(jié)構(gòu)形式分有：常規(guī)游梁式抽油機、異相曲柄抽油機、擺輪式抽油機、復(fù)合平衡抽油機、調(diào)徑變矩抽

3、油機等，主要以異相曲柄抽油機和復(fù)合平衡抽油機為主。油田大多數(shù)油井產(chǎn)液量低，井深在2000m左右，長期的現(xiàn)場實際生產(chǎn)資料表明，在抽油機的需求方面有以下特征：1、抽油機參數(shù)的要求對于抽油機來說，其主要性能參數(shù)有：懸點最大負(fù)荷、減速箱額定扭矩、所配電機功率、沖程、沖、各連接部位尺寸、外型尺寸等。一般情況下，不同型號的抽油機都有相匹配的以上幾個參數(shù)。但由于生產(chǎn)情況不一樣，油田對抽油機各種參數(shù)需求的重點有所不同。以某油田為例，由于產(chǎn)液量小，對減速箱額定扭矩、電機功率、沖程、沖次的要求都不高，需要滿足的首要條件是抽油機的額定懸點最大負(fù)荷。其它參數(shù)的配置應(yīng)在盡可能降低系統(tǒng)效率的前提下進(jìn)行。計算和實測資料表明

4、：即使10型、12型抽油機，其額定扭矩也不會超過37 kn？m。沖程最大為3 m即可，沖次選擇以盡可能低為好。2、對額定懸點最大負(fù)荷的要求長期的抽油機選型及現(xiàn)場最大負(fù)荷實測資料反應(yīng)出：對最大載荷為70kn和90 kn的抽油機有一定量的需求。而抽油機標(biāo)準(zhǔn)系列為：5型、6型、8型、10型、12型等。缺失7型和9型機。造成在抽油機配型上的浪費或者超負(fù)荷運行。二、對抽油桿的要求復(fù)雜油田泵掛深度生產(chǎn)井多為定向井、斜井、水平井及復(fù)雜結(jié)構(gòu)井，油井生產(chǎn)中抽油桿的偏磨、斷脫問題比較普遍。油井維護(hù)性作業(yè)中有三分之一以上是因為桿的問題。目前在直井段以外的抽油桿上都加有尼龍扶正器?，F(xiàn)場使用最多的抽油桿按尺寸分有22、

5、19；按鋼級分有d級、h級。1、抽油桿使用中存在的問題（1）產(chǎn)品質(zhì)量的問題。由于抽油桿用熱軋圓鋼，軋制質(zhì)量不能完全滿足要求，鋼材沒有進(jìn)行100%探傷，在桿體的鍛造質(zhì)量、接箍的加工過程中難免存在缺陷。在井下非對稱循環(huán)應(yīng)力的作用下，這些缺陷就是產(chǎn)生損壞的薄弱環(huán)節(jié)。抽油桿生產(chǎn)廠所生產(chǎn)的產(chǎn)品存在質(zhì)量不穩(wěn)定，檢驗指標(biāo)不盡一致的問題，在同一個桿柱組合設(shè)計方法下就會產(chǎn)生不合理的下井設(shè)計方案，從而導(dǎo)致了桿斷脫問題的加重。（2）桿柱組合的下井設(shè)計問題。前已述及，油田油井井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且隨著近年來一個井場井?dāng)?shù)的不斷增加，井眼軌跡很不規(guī)整，這種情況就更加加重了抽油桿的損壞趨勢。針對單井不同的井眼軌跡設(shè)計不同的桿柱

6、組合及扶正防磨措施顯得很重要。表現(xiàn)在不僅需要翔實的測斜數(shù)據(jù)，還需要現(xiàn)場設(shè)計人員有相當(dāng)?shù)某橛蜅U性能方面的知識，僅有一套死的設(shè)計軟件是不夠的。2、對抽油桿的需求針對油田的生產(chǎn)特征，對抽油桿的要求表現(xiàn)在性能方面有：盡可能小的桿徑尺寸和桿體重量下具有盡可能高的強度；耐磨性能好；承受彎壓載荷的能力強；起下作業(yè)方便。從滿足以上性能方面看，高強度抽油桿、玻璃鋼抽油桿、復(fù)合材料連續(xù)抽油桿等都有很大的應(yīng)用前景。但就目前的技術(shù)現(xiàn)狀來看，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的科技創(chuàng)新和改進(jìn)，才能大面積應(yīng)用于生產(chǎn)。三、對抽油泵的需求油井日常維護(hù)性作業(yè)中有三分之一以上是由于泵出故障造成的。油田由于低產(chǎn)液、氣體、腐蝕、結(jié)垢、結(jié)蠟、同時泵位于

7、斜井段等問題的存在，使泵的工作環(huán)境更加不好。目前基本以管式整筒泵為主。根據(jù)油田井的產(chǎn)量分布情況可能明顯看出，使用小的泵徑會減小抽油桿柱的桿徑，減低抽油機懸點載荷，提高系統(tǒng)效率，降低能耗。但泵體太小后在加工及表面鍍涂工藝方面難度提高。小批量生產(chǎn)成本不但不會降低反而還會升高。但隨著生產(chǎn)需求的增大和技術(shù)的進(jìn)步，這一矛盾應(yīng)該能夠得到解決。大部分泵在井下處于傾斜放置，斜井泵的需求自不必說，但從目前的應(yīng)用情況看，現(xiàn)有的斜井泵還沒有體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，致使應(yīng)用的井?dāng)?shù)不是很多，基本還是采用常規(guī)泵。四、機、桿、泵系統(tǒng)的需求主要思路：摒棄目前井筒內(nèi)容易造成偏磨和斷脫的鋼性抽油桿；摒棄一次性投資較高的抽油機；研制開發(fā)

8、更加合理的機、桿、泵系統(tǒng)來取代目前的系統(tǒng)。依靠新技術(shù)、變改舊觀念，研發(fā)或改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備很有必要。（1）抽油機沖程參數(shù)。沖程損失是抽油泵效率降低的重要方面，直接影響抽油機選擇合理的沖程，與活塞及油管截面積、抽油桿長度及截面積、動液面深度、液體密度等有關(guān)。以*井為例，井深2066m，泵掛深度1878m，動液面1727m，抽油桿組合采用三級組合，即 22 （15%） + 19 （45%）+ 22 （40%）組合方式，抽油桿采用高強度hl級或hy級，油管內(nèi)外徑為 62/73mm。經(jīng)過計算，當(dāng)用 38mm、 32mm、 28mm的抽油泵，抽油機沖程損失分別約0？6、0？5、0？4m。隨著泵徑減小，抽油機沖

9、程損失減少。為了減少沖程損失對抽油泵效率的影響，應(yīng)盡量增大抽油機光桿沖程。沖程長度增加對于懸點載荷的影響不大，但抽油機的高度需要增加，而且更重要的是減速器曲柄軸的扭矩和沖程長度成正比的增加。同時沖程長度增加后抽油機的減速器的尺寸、質(zhì)量和成本相應(yīng)增加。此外隨著沖程長度的增加，減速器齒輪磨損速度增加很快。因此光桿沖程并不是越長越好，需要確定在合理范圍內(nèi)。（2）抽油機沖次參數(shù)。抽油機沖次是衡量抽油機快慢的參數(shù)，與沖程參數(shù)比較，沖次調(diào)整簡單、易于實現(xiàn)。由于油田單井產(chǎn)量低，因此降低沖次成為抽油機滿足工況、提高抽油機井系統(tǒng)效率的重要途徑之一。抽油機實現(xiàn)低沖次的方法有3種：調(diào)整電機皮帶輪直徑、降低電機轉(zhuǎn)速、使用大速比減速器。調(diào)整電機皮帶輪直徑是常用的方法：抽油機配套3件皮帶輪，根據(jù)現(xiàn)場需要更換調(diào)整。降低電機轉(zhuǎn)速的方法有使用變頻調(diào)速、低速電機等技術(shù)，考慮油井低成本采油，考慮采用低速電