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[摘 要]不合理的沉没度会影响抽油机井的生产，所以有必要对其进行控制。为使油井尽量保持合理的沉没度范围，本文利用曲线拟合法确定了抽油机井的合理沉没度范围。为实现抽油机井的合理沉没度，需对地面参数进行调整，以理论计算和长冲程、慢冲次的效果评价为基础，提出了充分利用冲程及0. 5次精确冲次调整方法。具体实现时，可应用可调式皮带轮和二级减速装置。
[关键词]抽油井 抽油机 沉没度 曲线拟合 参数优选 冲程 冲次
中图分类号：TE357.62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）21-0049-01
油井的沉没度过低，泵在供液不足的状况下抽汲时，可产生液击现象，并导致额外的冲击载荷。液体的冲击载荷与泵径的关系很大，泵径越大冲击载荷越大， 液击使杆管最大载荷与最小载荷的差值增大， 螺旋扭矩也增大，杆、管断脱的可能性增大。如果油井长期在低沉没度状态下连续工作，原油脱气，粘度增大，容易造成结蜡，加速了杆柱的螺旋扭曲。还会产生偏磨， 这种磨损不仅伤害抽油杆接箍，也严重损坏油管。且再加上沉没度小，油套环形空间内的液体就少， 对油管的径向束缚力就小，油管的径向摆动就会相对剧烈，易引起杆、管断脱。如果沉没度过高， 油井的流压就增大，当超过了合理界限时，相对一些薄差油层，由于渗透率低或者地层压力低， 会抑制该层不出液，使该井的产液层间矛盾突出。而且，当沉没度超过合理的沉没度后， 油井的产量不再增加，系统效率下降。因此，有必要确定抽油机井的合理沉没度。
1 合理沉没度的确定方法
为确定抽油机井的合理沉没度范围，统计了某区块234口抽油机井的数据， 利用曲线拟合法确定了该油田抽油機井的合理沉没度范围。根据统计数据分析，发现泵效与沉没度的关系曲线符合指数函数的曲线形态.根据统计数据， 发现在相同的沉没度下，泵效随含水的变化而变化。因此，根据油井产出液含水的不同进行分类， 分别对含水大于80%的井和小于80%的井进行统计并拟合计算，得出来的拟合曲线分别为：
G=71.0e-2115/h （当油井含水大于80%时）
G=45.1e-612/h（当油井含水小于80%时）
从拟合结果可以看出， 当含水大于80%时，泵效在沉没度小于300m 的范围内随沉没度的增大而增大，并且当沉没度等于200m 时泵效达到60%以上；但是，当沉没度大于300m时，泵效随沉没度变化的幅度变小。说明当含水大于80%时，保持200～300m的沉没度较合理。同样，当含水小于80%时，沉没度范围为300～400m。
2 合理沉没度的实现
在合理沉没度范围确定以后，为保持其在合理范围内，需对地面参数进行调整。而以往地面调整参数仅限于4、6、9、12等固定皮带轮，造成频繁、反复调参，而部分井冲次为4 次仍供液不足，只能间抽，对泵寿命有较大的影响。因此，需对精细参数和二级减速进行研究以及对长冲程、慢冲次的效果进行评价。
2.1 依据皮带轮直径精确调整冲次
根据皮带传动的计算公式以及减速箱传动原理得出公式：
冲次=电机带轮外直径2电机转速/减速箱皮带轮直径2传动比
根据抽油机现有的冲次，得出：
预调冲次=电机带轮外直径2原冲次/原电机带轮外直径。
2.2 具体实现方法
2.2.1应用可调式皮带轮
可调式低冲次皮带轮由锥形体、4 块扇型轮片及调参环组成，在应用中可根据实际需要加工不同直径的调参环，4块扇型轮片在锥形体上左右滑动可实现对冲次的精确调整。其优点是在设计可调整范围内实现对冲次的任意调整， 设计的特殊凹槽在低冲次时具有防滑作用，调参时只需更换不同直径的调参环、移动轮片，具有节省人力物力、调整方便等特点，参数调整范围3～6次/min。
2.2.2应用二级减速装置
为解决皮带包角不能无限缩小和可调式低冲次皮带轮最小冲次只能达到3次/min的问题，可采用二级减速装置。该装置主要由底座、输入轮、输出轮、传动轴、轴承部件组成。其工作原理是：输入轮和输出轮安装在传动轴上，传动轴通过两个轴承固定在底座上，传动时电机带动大轮，大轮通过传动轴带动小轮做相同角速度的转动，由于两轮的半径差异使得两轮的线速度不一样，从而实现了减速调参的作用，调参范围为1～4次/min。
3 效果评价
随着抽汲参数的增大，抽油机悬点最大载荷增加，最小载荷降低，交变载荷增加；但是，随着冲次的增加， 载荷是以平方的形式增加和降低，因此，冲次越大对杆的损伤就越大。随着冲次的增加，上冲程时，悬点载荷增大，抽油杆的伸长量增加，使抽油杆疲劳程度加大；下冲程时，悬点载荷降低，下行阻力增大，抽油杆的收缩量增加，抽油杆弯曲程度增加，易产生杆管偏磨；冲次越大，抽油杆柱循环应力次数越多，抽油杆易发生疲劳破坏。当抽油杆最大应力值超过允许应力值时，开始形成裂纹，裂纹在反复交变应力作用下发生扩展， 最终导致抽油杆断。分析抽油机在长冲程、低冲次下的运行表明：随着冲次降低，最小载荷上升，下行阻力减少，抽油杆收缩量减少，有效冲程增加，增加泵排量；冲次降低，可增加油层液体向泵筒内流动时间，泵筒充满程度增加，提高油井的泵效，增加油井的产量，进而提高油井的系统效率。
参考文献
[1] 林日亿，孙茂盛，张邵东等1有杆抽油泵沉没度的优化设计方法[J]1石油大学学报：自然科学版，2005，29 （4）： 87～901
[2] 景玉梅，张瞳阳1抽油机井合理沉没度确定与治理实践[J]1大庆石油地质与开发，2006，25（B08）：70～72
[关键词]抽油井 抽油机 沉没度 曲线拟合 参数优选 冲程 冲次
中图分类号：TE357.62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）21-0049-01
油井的沉没度过低，泵在供液不足的状况下抽汲时，可产生液击现象，并导致额外的冲击载荷。液体的冲击载荷与泵径的关系很大，泵径越大冲击载荷越大， 液击使杆管最大载荷与最小载荷的差值增大， 螺旋扭矩也增大，杆、管断脱的可能性增大。如果油井长期在低沉没度状态下连续工作，原油脱气，粘度增大，容易造成结蜡，加速了杆柱的螺旋扭曲。还会产生偏磨， 这种磨损不仅伤害抽油杆接箍，也严重损坏油管。且再加上沉没度小，油套环形空间内的液体就少， 对油管的径向束缚力就小，油管的径向摆动就会相对剧烈，易引起杆、管断脱。如果沉没度过高， 油井的流压就增大，当超过了合理界限时，相对一些薄差油层，由于渗透率低或者地层压力低， 会抑制该层不出液，使该井的产液层间矛盾突出。而且，当沉没度超过合理的沉没度后， 油井的产量不再增加，系统效率下降。因此，有必要确定抽油机井的合理沉没度。
1 合理沉没度的确定方法
为确定抽油机井的合理沉没度范围，统计了某区块234口抽油机井的数据， 利用曲线拟合法确定了该油田抽油機井的合理沉没度范围。根据统计数据分析，发现泵效与沉没度的关系曲线符合指数函数的曲线形态.根据统计数据， 发现在相同的沉没度下，泵效随含水的变化而变化。因此，根据油井产出液含水的不同进行分类， 分别对含水大于80%的井和小于80%的井进行统计并拟合计算，得出来的拟合曲线分别为：
G=71.0e-2115/h （当油井含水大于80%时）
G=45.1e-612/h（当油井含水小于80%时）
从拟合结果可以看出， 当含水大于80%时，泵效在沉没度小于300m 的范围内随沉没度的增大而增大，并且当沉没度等于200m 时泵效达到60%以上；但是，当沉没度大于300m时，泵效随沉没度变化的幅度变小。说明当含水大于80%时，保持200～300m的沉没度较合理。同样，当含水小于80%时，沉没度范围为300～400m。
2 合理沉没度的实现
在合理沉没度范围确定以后，为保持其在合理范围内，需对地面参数进行调整。而以往地面调整参数仅限于4、6、9、12等固定皮带轮，造成频繁、反复调参，而部分井冲次为4 次仍供液不足，只能间抽，对泵寿命有较大的影响。因此，需对精细参数和二级减速进行研究以及对长冲程、慢冲次的效果进行评价。
2.1 依据皮带轮直径精确调整冲次
根据皮带传动的计算公式以及减速箱传动原理得出公式：
冲次=电机带轮外直径2电机转速/减速箱皮带轮直径2传动比
根据抽油机现有的冲次，得出：
预调冲次=电机带轮外直径2原冲次/原电机带轮外直径。
2.2 具体实现方法
2.2.1应用可调式皮带轮
可调式低冲次皮带轮由锥形体、4 块扇型轮片及调参环组成，在应用中可根据实际需要加工不同直径的调参环，4块扇型轮片在锥形体上左右滑动可实现对冲次的精确调整。其优点是在设计可调整范围内实现对冲次的任意调整， 设计的特殊凹槽在低冲次时具有防滑作用，调参时只需更换不同直径的调参环、移动轮片，具有节省人力物力、调整方便等特点，参数调整范围3～6次/min。
2.2.2应用二级减速装置
为解决皮带包角不能无限缩小和可调式低冲次皮带轮最小冲次只能达到3次/min的问题，可采用二级减速装置。该装置主要由底座、输入轮、输出轮、传动轴、轴承部件组成。其工作原理是：输入轮和输出轮安装在传动轴上，传动轴通过两个轴承固定在底座上，传动时电机带动大轮，大轮通过传动轴带动小轮做相同角速度的转动，由于两轮的半径差异使得两轮的线速度不一样，从而实现了减速调参的作用，调参范围为1～4次/min。
3 效果评价
随着抽汲参数的增大，抽油机悬点最大载荷增加，最小载荷降低，交变载荷增加；但是，随着冲次的增加， 载荷是以平方的形式增加和降低，因此，冲次越大对杆的损伤就越大。随着冲次的增加，上冲程时，悬点载荷增大，抽油杆的伸长量增加，使抽油杆疲劳程度加大；下冲程时，悬点载荷降低，下行阻力增大，抽油杆的收缩量增加，抽油杆弯曲程度增加，易产生杆管偏磨；冲次越大，抽油杆柱循环应力次数越多，抽油杆易发生疲劳破坏。当抽油杆最大应力值超过允许应力值时，开始形成裂纹，裂纹在反复交变应力作用下发生扩展， 最终导致抽油杆断。分析抽油机在长冲程、低冲次下的运行表明：随着冲次降低，最小载荷上升，下行阻力减少，抽油杆收缩量减少，有效冲程增加，增加泵排量；冲次降低，可增加油层液体向泵筒内流动时间，泵筒充满程度增加，提高油井的泵效，增加油井的产量，进而提高油井的系统效率。
参考文献
[1] 林日亿，孙茂盛，张邵东等1有杆抽油泵沉没度的优化设计方法[J]1石油大学学报：自然科学版，2005，29 （4）： 87～901
[2] 景玉梅，张瞳阳1抽油机井合理沉没度确定与治理实践[J]1大庆石油地质与开发，2006，25（B08）：70～72