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[摘 要]目前油田的抽油机生产系统配置不够合理、系统效率比较低、能量消耗比较大， 大大增加了原油开采的成本， 降低了原油生产的经济效益。在对抽油机井系统效率进行分析的基础上， 采用 “抽油机井参数优化设计技术” 对抽油机井的地面地下生产参数进行分析计算， 通过合理的分析对比， 结合油井的实际生产状况， 加强日常管理工作、强化防砂、防蜡、防偏磨技术管理及抽汲参数的优化、提高有杆抽油系统效率，优选出一套最适合油井的生产参数、管理办法， 从而大幅度提高抽油机井的系统效率， 达到节能降耗、提高经济效益的目的。
[关键词]抽油系统 效率 抽汲参数 优化设计
中图分类号：TE933.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0207-01
1 技术应用背景
根据现场调查，有些低产井参数已下调到极限，功图仍显示严重供液不足，产液低，泵效低，耗能较高；电机功率不匹配，造成机组效率低；由于油井出砂、管杆偏磨造成部分油井功率损失较大；部分使用变频柜油井在达到规定冲次时候，频率较高，没有达到节能效果。由于油田井深、油稠、原油凝固点高的特殊性，使得抽油机在运行过程中普遍存在重载启动、轻载运行的“大马拉小车”现象，造成大量电能的损失和浪费。因此，配套完善抽油机节电技术，提高抽油机运行效率，合理有效地控制抽油机井的能耗，降低生产经营成本，提高企业经济效益，具有重要的作用。
2 工艺技术方案设计
2.1 管柱优化设计方案
油井的生产液量相对稳定，即在一定的产液量、动液面、油套压的前提下，油井的动液面相对稳定。设计步骤如下：将各种管径、杆柱钢级、泵径与泵挂（对应科学的杆柱组合）、冲程、冲数一一组合，每一种组合对应着一种机采系统效率，即对应着一种能量消耗和一种管、杆、泵的投入与年度损耗。分别计算出每一种机采参数组合所对应的输入功率及每一种组合相应的年度耗电费用，根据各种管柱、杆柱、泵的价格计算出每一种组合相应的年度机械损耗值，并考虑一次性投资的年利息；计算出每一组机采参数所对应的机采年耗成本。以输入功率最低者或年耗成本最低者作为所选择的机采参数，包括管径、管长、杆柱钢级、泵径、泵挂深度、杆柱组合、冲程、冲次等。
2.2 防砂技术方案
防砂泵适合出砂量不大的油井，最好应用在出砂速度小于0.5m/d的出砂井上，对出细粉砂或含少量泥浆的油井，应用防砂泵也可以保证正常生产，但对于泥浆含量较大的井，则容易发生卡泵。防砂筛管可用于出砂粒径大于0.1mm以上的油井，对于含有泥浆和出砂粒径小于0.1mm细粉砂的油井，必须采取其他防砂措施。套管内防砂可以有效阻挡地层砂进入井筒，延长检泵周期，但对于含有泥浆的油井，容易造成筛管堵塞，影响油井供液。抽油泵上保护装置能够有效地阻挡地层砂及细粉砂进入泵筒，适用于出砂量少的油井。油井出少量泥浆也可以考虑使用该装置。
2.3 防偏磨技术方案
对于泵上部分井段存在偏磨的油井，通过计算杆柱中性点，中性点以下井段加密配套防磨器（每根杆一个），中性点以上井段根据狗腿度及现场偏磨情况适当配置。对于偏磨井段较长的油井，实施内衬、涂层油管或抽油杆旋转器，避免防磨器配套不当影响措施效果。对于狗腿度较大的井段，在防磨器的基础上适当配套少量防脱器，利用防脱器可产生摆角的机理，避免使用防磨器后，偏磨位置发生改变。针对泄油器以下井段防磨难度大的问题，在使用防磨器的基础上，在该井段应用高强杆或内衬油管。对于高产液量、高含水油井实施长冲程、慢冲次的工作制度，避免杆管振动“失稳”加剧偏磨。对于结蜡严重油井使用防蜡措施或应用防蜡防偏磨一体化技术，避免结蜡严重加剧偏磨。
2.4 地面节能采油设备的应用
优选抽油机种类并合理匹配变频器，尽可能降低电机空载功率P 值。电机功率不匹配，抽油机频率较高的抽油机，更换电机、皮带轮，以达到降低频率，提升效率的目的。对部分低效高耗能设备进行更换，并针对耗能较大的水套炉进行温控器的安全装，以便控制耗气量。安装机采在线监控系统，对该部分油井实現实时监测，以便对油井各项参数进行时时调整。对部分低产井产液量低，供液能力差，在不影响产量的情况下，对该部分井采用智能间开装置。
3 生产管理措施
油井优化后，区块整体机采系统效率会有显著提高，然而由于产液、产油及动液面等一定时期后会发生变化，机采系统效率也会随之变化，所以油井优化后要根据生产状况动态调整参数，制定以下管理措施：对于系统效率下降的油井，找出原因及时调整运行参数，保证油井高效运行。对于由于检泵、上措施及其它原因作业的油井，转抽后要及时进行重新优化设计。建立严格、合理的机采效率考核办法，加强对优化井的管理，以确保优化效果的长期有效性。跟踪管杆偏磨的井深情况及磨损程度，结合井斜角、全角变化率对杆柱防偏磨方案进行校正。缩短测试、设备保养等地面施工时间，减少停抽井次，避免造成卡泵。优化洗井方案，根据生产状况确定洗井介质和洗井期间三个阶段所应达到的温度、排量。加强现场监督，跟踪热洗效果，分阶段录取温度、压力、排量、电流、回压等数据，结合功图情况，对热洗质量进行分析，对热洗周期进行调整。
4 结论及建议
通过上述措施，共完成系统效率优化81井次。系统效率由20.11%提高到23.22%，提高了3.11%。输入功率由9.23KW降至7.56KW，降低了1.67KW。累计增油2100吨。累计节电19.84×104KWh。
（1） 在满足生产工艺和设备的条件下，以机械采油井系统效率最高为目标函数的优化设计，是提高机械采油系统效率行之有效的方法。通过对管柱组合和抽汲参数的优化，得到了合理的生产参数，提高了系统效率。
（2） 泵效是影响机械采油系统效率的一个主要因素，可在优化设计过程中，根据不同井的具体情况，通过确定合理的沉没度、 油管锚定以及采用加重杆和抽油杆柱设计等手段来提高泵效。
（3） 通过防砂、防蜡、防偏磨技术的应用，减少功率损耗，延长检泵周期，保证油井生产时效性，可大幅提高抽油机系统效率，达到节能降耗、降低采油成本的目的。
参考文献
[1] 郑海金. 一种有杆泵机械采油工艺参数确定方法[P]，中国，ZL 99 1 09780，7，2002：5-29.
[2] 郑海金、邓吉彬. 提高机械采油系统效率的理论研究及应用[J]，石油学报，2004，25（1）：93-96.
作者简介
沈广宇1977-今，男，吉林省吉林市人，助理工程师，1996年毕业于辽河油田机修总厂技工学校，2010年毕业于大庆石油学院石油工程专业毕业，获学士学位。现在辽河油田金马公司小洼油田工作。
[关键词]抽油系统 效率 抽汲参数 优化设计
中图分类号：TE933.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0207-01
1 技术应用背景
根据现场调查，有些低产井参数已下调到极限，功图仍显示严重供液不足，产液低，泵效低，耗能较高；电机功率不匹配，造成机组效率低；由于油井出砂、管杆偏磨造成部分油井功率损失较大；部分使用变频柜油井在达到规定冲次时候，频率较高，没有达到节能效果。由于油田井深、油稠、原油凝固点高的特殊性，使得抽油机在运行过程中普遍存在重载启动、轻载运行的“大马拉小车”现象，造成大量电能的损失和浪费。因此，配套完善抽油机节电技术，提高抽油机运行效率，合理有效地控制抽油机井的能耗，降低生产经营成本，提高企业经济效益，具有重要的作用。
2 工艺技术方案设计
2.1 管柱优化设计方案
油井的生产液量相对稳定，即在一定的产液量、动液面、油套压的前提下，油井的动液面相对稳定。设计步骤如下：将各种管径、杆柱钢级、泵径与泵挂（对应科学的杆柱组合）、冲程、冲数一一组合，每一种组合对应着一种机采系统效率，即对应着一种能量消耗和一种管、杆、泵的投入与年度损耗。分别计算出每一种机采参数组合所对应的输入功率及每一种组合相应的年度耗电费用，根据各种管柱、杆柱、泵的价格计算出每一种组合相应的年度机械损耗值，并考虑一次性投资的年利息；计算出每一组机采参数所对应的机采年耗成本。以输入功率最低者或年耗成本最低者作为所选择的机采参数，包括管径、管长、杆柱钢级、泵径、泵挂深度、杆柱组合、冲程、冲次等。
2.2 防砂技术方案
防砂泵适合出砂量不大的油井，最好应用在出砂速度小于0.5m/d的出砂井上，对出细粉砂或含少量泥浆的油井，应用防砂泵也可以保证正常生产，但对于泥浆含量较大的井，则容易发生卡泵。防砂筛管可用于出砂粒径大于0.1mm以上的油井，对于含有泥浆和出砂粒径小于0.1mm细粉砂的油井，必须采取其他防砂措施。套管内防砂可以有效阻挡地层砂进入井筒，延长检泵周期，但对于含有泥浆的油井，容易造成筛管堵塞，影响油井供液。抽油泵上保护装置能够有效地阻挡地层砂及细粉砂进入泵筒，适用于出砂量少的油井。油井出少量泥浆也可以考虑使用该装置。
2.3 防偏磨技术方案
对于泵上部分井段存在偏磨的油井，通过计算杆柱中性点，中性点以下井段加密配套防磨器（每根杆一个），中性点以上井段根据狗腿度及现场偏磨情况适当配置。对于偏磨井段较长的油井，实施内衬、涂层油管或抽油杆旋转器，避免防磨器配套不当影响措施效果。对于狗腿度较大的井段，在防磨器的基础上适当配套少量防脱器，利用防脱器可产生摆角的机理，避免使用防磨器后，偏磨位置发生改变。针对泄油器以下井段防磨难度大的问题，在使用防磨器的基础上，在该井段应用高强杆或内衬油管。对于高产液量、高含水油井实施长冲程、慢冲次的工作制度，避免杆管振动“失稳”加剧偏磨。对于结蜡严重油井使用防蜡措施或应用防蜡防偏磨一体化技术，避免结蜡严重加剧偏磨。
2.4 地面节能采油设备的应用
优选抽油机种类并合理匹配变频器，尽可能降低电机空载功率P 值。电机功率不匹配，抽油机频率较高的抽油机，更换电机、皮带轮，以达到降低频率，提升效率的目的。对部分低效高耗能设备进行更换，并针对耗能较大的水套炉进行温控器的安全装，以便控制耗气量。安装机采在线监控系统，对该部分油井实現实时监测，以便对油井各项参数进行时时调整。对部分低产井产液量低，供液能力差，在不影响产量的情况下，对该部分井采用智能间开装置。
3 生产管理措施
油井优化后，区块整体机采系统效率会有显著提高，然而由于产液、产油及动液面等一定时期后会发生变化，机采系统效率也会随之变化，所以油井优化后要根据生产状况动态调整参数，制定以下管理措施：对于系统效率下降的油井，找出原因及时调整运行参数，保证油井高效运行。对于由于检泵、上措施及其它原因作业的油井，转抽后要及时进行重新优化设计。建立严格、合理的机采效率考核办法，加强对优化井的管理，以确保优化效果的长期有效性。跟踪管杆偏磨的井深情况及磨损程度，结合井斜角、全角变化率对杆柱防偏磨方案进行校正。缩短测试、设备保养等地面施工时间，减少停抽井次，避免造成卡泵。优化洗井方案，根据生产状况确定洗井介质和洗井期间三个阶段所应达到的温度、排量。加强现场监督，跟踪热洗效果，分阶段录取温度、压力、排量、电流、回压等数据，结合功图情况，对热洗质量进行分析，对热洗周期进行调整。
4 结论及建议
通过上述措施，共完成系统效率优化81井次。系统效率由20.11%提高到23.22%，提高了3.11%。输入功率由9.23KW降至7.56KW，降低了1.67KW。累计增油2100吨。累计节电19.84×104KWh。
（1） 在满足生产工艺和设备的条件下，以机械采油井系统效率最高为目标函数的优化设计，是提高机械采油系统效率行之有效的方法。通过对管柱组合和抽汲参数的优化，得到了合理的生产参数，提高了系统效率。
（2） 泵效是影响机械采油系统效率的一个主要因素，可在优化设计过程中，根据不同井的具体情况，通过确定合理的沉没度、 油管锚定以及采用加重杆和抽油杆柱设计等手段来提高泵效。
（3） 通过防砂、防蜡、防偏磨技术的应用，减少功率损耗，延长检泵周期，保证油井生产时效性，可大幅提高抽油机系统效率，达到节能降耗、降低采油成本的目的。
参考文献
[1] 郑海金. 一种有杆泵机械采油工艺参数确定方法[P]，中国，ZL 99 1 09780，7，2002：5-29.
[2] 郑海金、邓吉彬. 提高机械采油系统效率的理论研究及应用[J]，石油学报，2004，25（1）：93-96.
作者简介
沈广宇1977-今，男，吉林省吉林市人，助理工程师，1996年毕业于辽河油田机修总厂技工学校，2010年毕业于大庆石油学院石油工程专业毕业，获学士学位。现在辽河油田金马公司小洼油田工作。