论文部分内容阅读
摘 要：抽油机的产生和使用已经有了一百多年的历史。发展到现在，抽油机的种类主要有游梁 式抽油机和无游梁式抽油机两大类。其中游梁式抽油机的应用最为广泛，各个产 油国仍然在大量使用。游梁式抽油机具有结构简单，制造容易，可靠性高，操作 维护方便，适应现场工况，使用寿命长并且一次性投资少等特点，在今后相当时 间内仍然是油田首选的采油设备。
关键词：采油 抽油机 驱油
一、目前机械采油现状及存在问题
抽油机是油田有杆抽油系统的地面驱动设备，它是有杆抽油系统的地面动力 传动设备， 也是石油开采的主要设备，原油生产井使用抽油机将蕴藏在地下的石油 通过抽油管抽出。 据统计在油田生产成本中约有三分之一为电能消耗，而抽油机消 耗的电能约占总电能消耗的 80%，对抽油机的机械系统和电气控制系统进行节能 改造，可带来相当可观的经济效益。是构成“三抽”系统的主要组成部分，抽油机的产生和使用已经有了一百多年的历史。发展到现在，抽油机的种类主要有游梁 式抽油机和无游梁式抽油机两大类。其中游梁式抽油机的应用最为广泛，各个产 油国仍然在大量使用。游梁式抽油机具有结构简单，制造容易，可靠性高，操作 维护方便，适应现场工况，使用寿命长并且一次性投资少等特点，在今后相当时 间内仍然是油田首选的采油设备。但是由于常规机本身结构特征，决定了它平衡 曲柄净扭矩脉动大，存在负扭矩，载荷率低，工作效率低和能耗大等缺点。随着 很多油田逐渐进入开发的中后期，油井含水量不断上升，使生产成本不断增加， 常规游梁抽油机已经不能满足需要，因此需要开发各种新型节能抽油机来满足降 低成本，节能降耗。近 20 年来，世界抽油机技术发展较快，科研人员研究开发了 多种新型抽油机，特别无梁式抽油机的出现解决了很多常规机出现的弊端。这些 新机型的特点是：增加了抽油机的适应性、可靠性、经济性和先进性；改善了抽 油机的性能，提高了抽油效率，减少了动力消耗；提高了抽油机的平衡效果，改 善了抽油机的动力特性、运动特性、提高了抽油机的平衡效果，增加了抽油机的 使用范围，减少抽油机的体积和质量，强化了抽油机的自动化和智能化程度。因 此，研制开发新型节能抽油机是当前亟待解决的问题。 目前，有杆泵抽油机是油田的主要采油设备，其不但使用数量大，用电量大， 而且系统效率低，节电潜力巨大，虽然也有很多节能型抽油机用于油田，也确实 起到了一定的节能效果，但由于多方面原因，大部分节能机不能很好的适应油田 的生产，具体有以下 5 种原因：①部分新型机的易损件不是通用件，坏了之后不 便维修。②部分新型机造价太高，油田投资巨大。③目前各种新型抽油机，傳动 元件的使用寿命尚不理想。实践证明，新型抽油机的可靠性是决定抽油机成败的 关键。④油田工人一时很难熟悉一些新型机，日常维护困难。⑤一些新型机虽然 节能但维修费用高，入不敷出。
二、抽油机的发展及节能
抽油机的发展趋势主要朝以下几个方向： （1）大型化方向 随着世界油气资源的不断开发，开采油层深度逐年增加，石油含水量也不断 增大，采用大泵提液采油工艺和开采稠油等，都要求采用大型抽油机。所以，近 年来国外出了许多大载荷抽油机，例如前置式气平衡抽油机最大载荷 213KN、气 囊平衡抽油机最大载荷 227KN 等，将来会有更大载荷抽油机出现。 （2）低能耗方向 为了减少能耗，提高经济效益，近年来研制与应用了许多节能型抽油机。如 异相双驴头抽油机、摆杆抽油机、渐开线抽油机、摩擦换向抽油机、液压抽油机 及各种节能装置和控制装置。 （3）朝着高适应性方向发展 现在抽油机应具备较高的适应性，以便拓宽使用范围。例如适应各种自然地 理和地质构造条件抽油的需要；适应各种成份石油抽汲的需要；适应各种类型油井抽汲的需要；适应深井抽汲的需要；适应长冲程的需要；适应节电的需要；适 应精确平衡的需要；适应无电源和间歇抽汲的需要。 （4）朝着长冲程无游梁式抽油机方向发展 近年来国内、外研制与应用了多种类型的长冲程抽油机，其中包括增大冲程 游梁式抽油机，增大冲程无游梁式抽油机和长冲程无游梁式抽油机。实践与理论 表明，增大冲程无游梁式抽油机式增大冲程抽油机的发展方向，长冲程无游梁式 抽油机是长冲程抽油机的发展方向。 （5）朝着自动化和智能化方向发展 近年来，抽油机技术发展的显著标志是自动化和智能化。BAKER 提升系统 公司、DELIA0-X 公司、APS 公司等研制了自动化抽油机，具有保护和报警功能， 实时测得油井运动参数及时显示与记录，并通过综合计算分析，得出最优工况参 数，进一步指导抽油在最优工况抽油。NSCO 公司职能抽油机采用微处理机和自 适应电子控制器进行控制与监测，具有抽油效率高、节电、功能多、安全可靠、 经济性好、适应性强等 优点 。
总而言之，抽油机将朝着节能降耗并具有自动化、智能化、长冲程、大载荷、 精确平衡等方向发展。
三、二氧化碳的混相驱油
混相驱油是在地层高退条件下，油中的轻质烃类分子被CO2提取到气相中来，形成富含烃类的气相和溶解了CO2的原油的液相两种状态。当压力达到足够高时，CO2把原油中的轻质和中间组分提取后，原油溶解沥青、石蜡的能力下降，这些重质成分将会从原油中析出，残留在原地，原油粘度大幅度下降，从而达到混相驱的目的。混相驱油效率很高，条件允许时，可以使排驱剂所到之处的原油百分之百的采出。但要求混相压力很高，组成原油的轻质组分C2-6含量很高，否则很难实现混相驱油。
由于受地层破裂压力等条件的限制，混相驱替只适用于°API重度比较高的轻质油藏，同时在浅层、深层、致密层、高渗透层、碳酸盐层、砂岩中都有过应用的经验，总结起来，CO2混相驱对开采下面几类油藏具有更重要的意义。 a. 水驱效果差的低渗透油藏；b. 水驱完全枯竭的砂岩油藏；c. 接近开采经济极限的深层、轻质油藏；d. 利用CO2重力稳定混相驱开采多盐丘油藏。
四、结语
随着老油田油井的注水开发，油田己进入 高含水采油期。不断提高产液量，以液保油，这是注水开采油田保证原油稳产的 必要趋势。这种开采特点要求抽油机的冲程越长越好，使得在役的常规游梁式抽 油机机型偏小，在一定程度上已经不能满足长冲程、低冲次的要求。 偏置式节能抽油机是国内油田目前使用最多的节能型抽油机。 80 年代中后 自 期，在我国石油矿场上广泛推广应用了偏置式抽油机。该机保持了常规抽油机的 基本结构，与常规游梁式抽油机相比，该机的游梁后臂缩短，减速箱相对于支架 位置后移。
关键词：采油 抽油机 驱油
一、目前机械采油现状及存在问题
抽油机是油田有杆抽油系统的地面驱动设备，它是有杆抽油系统的地面动力 传动设备， 也是石油开采的主要设备，原油生产井使用抽油机将蕴藏在地下的石油 通过抽油管抽出。 据统计在油田生产成本中约有三分之一为电能消耗，而抽油机消 耗的电能约占总电能消耗的 80%，对抽油机的机械系统和电气控制系统进行节能 改造，可带来相当可观的经济效益。是构成“三抽”系统的主要组成部分，抽油机的产生和使用已经有了一百多年的历史。发展到现在，抽油机的种类主要有游梁 式抽油机和无游梁式抽油机两大类。其中游梁式抽油机的应用最为广泛，各个产 油国仍然在大量使用。游梁式抽油机具有结构简单，制造容易，可靠性高，操作 维护方便，适应现场工况，使用寿命长并且一次性投资少等特点，在今后相当时 间内仍然是油田首选的采油设备。但是由于常规机本身结构特征，决定了它平衡 曲柄净扭矩脉动大，存在负扭矩，载荷率低，工作效率低和能耗大等缺点。随着 很多油田逐渐进入开发的中后期，油井含水量不断上升，使生产成本不断增加， 常规游梁抽油机已经不能满足需要，因此需要开发各种新型节能抽油机来满足降 低成本，节能降耗。近 20 年来，世界抽油机技术发展较快，科研人员研究开发了 多种新型抽油机，特别无梁式抽油机的出现解决了很多常规机出现的弊端。这些 新机型的特点是：增加了抽油机的适应性、可靠性、经济性和先进性；改善了抽 油机的性能，提高了抽油效率，减少了动力消耗；提高了抽油机的平衡效果，改 善了抽油机的动力特性、运动特性、提高了抽油机的平衡效果，增加了抽油机的 使用范围，减少抽油机的体积和质量，强化了抽油机的自动化和智能化程度。因 此，研制开发新型节能抽油机是当前亟待解决的问题。 目前，有杆泵抽油机是油田的主要采油设备，其不但使用数量大，用电量大， 而且系统效率低，节电潜力巨大，虽然也有很多节能型抽油机用于油田，也确实 起到了一定的节能效果，但由于多方面原因，大部分节能机不能很好的适应油田 的生产，具体有以下 5 种原因：①部分新型机的易损件不是通用件，坏了之后不 便维修。②部分新型机造价太高，油田投资巨大。③目前各种新型抽油机，傳动 元件的使用寿命尚不理想。实践证明，新型抽油机的可靠性是决定抽油机成败的 关键。④油田工人一时很难熟悉一些新型机，日常维护困难。⑤一些新型机虽然 节能但维修费用高，入不敷出。
二、抽油机的发展及节能
抽油机的发展趋势主要朝以下几个方向： （1）大型化方向 随着世界油气资源的不断开发，开采油层深度逐年增加，石油含水量也不断 增大，采用大泵提液采油工艺和开采稠油等，都要求采用大型抽油机。所以，近 年来国外出了许多大载荷抽油机，例如前置式气平衡抽油机最大载荷 213KN、气 囊平衡抽油机最大载荷 227KN 等，将来会有更大载荷抽油机出现。 （2）低能耗方向 为了减少能耗，提高经济效益，近年来研制与应用了许多节能型抽油机。如 异相双驴头抽油机、摆杆抽油机、渐开线抽油机、摩擦换向抽油机、液压抽油机 及各种节能装置和控制装置。 （3）朝着高适应性方向发展 现在抽油机应具备较高的适应性，以便拓宽使用范围。例如适应各种自然地 理和地质构造条件抽油的需要；适应各种成份石油抽汲的需要；适应各种类型油井抽汲的需要；适应深井抽汲的需要；适应长冲程的需要；适应节电的需要；适 应精确平衡的需要；适应无电源和间歇抽汲的需要。 （4）朝着长冲程无游梁式抽油机方向发展 近年来国内、外研制与应用了多种类型的长冲程抽油机，其中包括增大冲程 游梁式抽油机，增大冲程无游梁式抽油机和长冲程无游梁式抽油机。实践与理论 表明，增大冲程无游梁式抽油机式增大冲程抽油机的发展方向，长冲程无游梁式 抽油机是长冲程抽油机的发展方向。 （5）朝着自动化和智能化方向发展 近年来，抽油机技术发展的显著标志是自动化和智能化。BAKER 提升系统 公司、DELIA0-X 公司、APS 公司等研制了自动化抽油机，具有保护和报警功能， 实时测得油井运动参数及时显示与记录，并通过综合计算分析，得出最优工况参 数，进一步指导抽油在最优工况抽油。NSCO 公司职能抽油机采用微处理机和自 适应电子控制器进行控制与监测，具有抽油效率高、节电、功能多、安全可靠、 经济性好、适应性强等 优点 。
总而言之，抽油机将朝着节能降耗并具有自动化、智能化、长冲程、大载荷、 精确平衡等方向发展。
三、二氧化碳的混相驱油
混相驱油是在地层高退条件下，油中的轻质烃类分子被CO2提取到气相中来，形成富含烃类的气相和溶解了CO2的原油的液相两种状态。当压力达到足够高时，CO2把原油中的轻质和中间组分提取后，原油溶解沥青、石蜡的能力下降，这些重质成分将会从原油中析出，残留在原地，原油粘度大幅度下降，从而达到混相驱的目的。混相驱油效率很高，条件允许时，可以使排驱剂所到之处的原油百分之百的采出。但要求混相压力很高，组成原油的轻质组分C2-6含量很高，否则很难实现混相驱油。
由于受地层破裂压力等条件的限制，混相驱替只适用于°API重度比较高的轻质油藏，同时在浅层、深层、致密层、高渗透层、碳酸盐层、砂岩中都有过应用的经验，总结起来，CO2混相驱对开采下面几类油藏具有更重要的意义。 a. 水驱效果差的低渗透油藏；b. 水驱完全枯竭的砂岩油藏；c. 接近开采经济极限的深层、轻质油藏；d. 利用CO2重力稳定混相驱开采多盐丘油藏。
四、结语
随着老油田油井的注水开发，油田己进入 高含水采油期。不断提高产液量，以液保油，这是注水开采油田保证原油稳产的 必要趋势。这种开采特点要求抽油机的冲程越长越好，使得在役的常规游梁式抽 油机机型偏小，在一定程度上已经不能满足长冲程、低冲次的要求。 偏置式节能抽油机是国内油田目前使用最多的节能型抽油机。 80 年代中后 自 期，在我国石油矿场上广泛推广应用了偏置式抽油机。该机保持了常规抽油机的 基本结构，与常规游梁式抽油机相比，该机的游梁后臂缩短，减速箱相对于支架 位置后移。