超长冲程新型节能举升采油技术优势分析
超长冲程型节能举升采油技术优势分析摘要：为了解决低产井常规抽油机举升能耗高、效率低、抽油杆及油管偏磨严峻等问题，争论了超长冲程抽油机采油技术。型塔架式抽油机虽可实现冲程最大 7m、冲速最低 0.4min-1的超长冲程低冲速方式生产，但相比于常规抽油机， 塔架式抽油机传动系统、掌握系统稳定性缺乏，推广空间受限，因此近几年在头台油田试验了超长冲程型节能举升采油技术。关键词：超长冲程；采油技术；优势1 工艺技术的分析1.1 超长冲程抽油机地面设备主要由电动机、滚筒、掌握柜等组成。电动机通过减速箱带动滚筒 旋转，实现柔性抽油杆往复运动，通过掌握系统按设定好的生产制度实现自动运 行。通过进展现场试验，不断完善改进，传动系统已使用变速箱齿轮传动，输出 扭矩变大，运行更加稳定；制动系统应用电动机电磁制动与滚筒机械锁止相结合 的方式，制动距离短、稳定，不受停电影响；掌握系统实现柔性掌握，生产参数、工作制度可智能设定，超长冲程抽油机换向时冲击载荷小、运行平稳。1.2 超长冲程抽油泵超长冲程抽油泵承受 5 级泵筒连接，全长 50m，为了更好地工作，做了如下改进：为了保证整体同轴度，多级泵筒通过细螺纹平扣连接，设计限位锁紧实现端面密封；为了提高泵筒硬度及耐磨性能，泵筒内壁镀铬处理，丝扣部位承受液体共渗处理；为了提高泵筒防垢、密封效果，泵筒底部承受双套固定阀，降低了固定阀漏失量。通过改进，实现超长冲程抽油泵同轴度小于 0.03mm，密封等级 1 级，柱塞长 1.2m，井下运行稳定性与一般抽油泵相近。1.3 柔性抽油杆超长冲程抽油机可实现超长冲程运行主要是由于柔性抽油杆在滚筒内盘绕与井下超长冲程抽油泵配套进展举升。经过对柔性抽油杆逐步优化改进，觉察承受直径为 16mm 的钢丝绳在外部编织成钢丝网，并涂覆高分子材料，可提高耐磨、抗腐蚀性能，有利于井口密封。该柔性抽油杆改进前后的钢丝绳接头连接方式示意图如图 1。图 11.4 抽油杆柱配比优化使用线密度小的钢丝绳比一般抽油杆更有优势，但在抽油机下冲程时抽油杆受上浮力、反向摩擦力和液体黏滞阻力的作用，为了保证抽油泵正常工作一般抽油杆长度不能过短，因此通过理论计算确定超长冲程井合理杆柱配比阅历公式。抽油杆上浮力、钢丝绳上浮力、抽油杆自身重力分别为式中：F抽油杆上浮力，N；F浮杆钢丝绳上浮力，N；d抽油杆直径，绳浮mm；d 钢丝绳直径，mm；h抽油杆长度，m；H抽油泵下泵深度，m；G 抽1杆油杆自身重力，N；井筒内液体密度，kg/m3；抽油杆密度，kg/m3；g杆重力加速度，m/s2。无视抽油杆法向摩擦力和液体黏滞阻力为将式1、2、3代入式4，求得超长冲程采油井合理抽油杆柱配比阅历公式为式5适用于泵深小于 2023m，日产液量小于 10t 的非稠油采油井。设定下泵深度为 1000m，钢丝绳直径为 28mm，井筒内液体密度为 1000kg/m3，抽油杆直径为 22mm，密度为 7800kg/m3，将设定数值带入式5，求得 h 为 192.4m。假设考虑抽油杆法向摩擦力和液体黏滞阻力等，为了保证抽油泵正常工作还要把抽油杆长度乘以安全系数；直线度好、下冲程速度慢、液体黏度低的采油井可以取较小的安全系数，反之要取较大的安全系数。2 节能机理的分析2.1 争论试验在超长冲程抽油机标准井上泵深 854m，测试了动液面分别在 252、380、510m 条件下，电流、功率等电参数，计算超长冲程抽油机泵效、系统效率等数据。1.泵效。应用超长冲程抽油机后，在动液面 252、380、510m 三种条件下，测试产液量及动液面，随着动液面的增加，泵效有所降低，但泵效均大于 83%，说明超长冲程抽油泵工作性能较好。2.系统效率。随着动液面加深，系统效率显著增加。当液面到达 510m 时，系统效率到达 40%左右，假设加深系统效率能够到达更高水平，说明超长冲程抽油机系统具有较高的效率；而且该抽油机虽未配置平衡重，但是在下冲程时对电动机做负功可以给电动机发电，产生的电能通过回馈单元并入电网可连续使用，在肯定程度上可降低无平衡能耗损失与地面传动能耗损失。3.冲程损失小。当满足 1000m 泵挂，外径 44mm 抽油泵，直径 19mm 抽油杆，油井漂浮度 200m 的条件时，抽油杆理论伸长量计算公式为式中：L抽油杆理论伸长量， m；L抽油机冲程， m；E弹性模量，MPa。通过计算，常规抽油机冲程 3m 时，冲程损失为 0.20m，冲程损失率为 6.7%；超长冲程抽油机冲程 50m 时，冲程损失为 0.14m，冲程损失率为 0.28%。4运行次数削减。超长冲程抽油机可长期匀速、平稳运行，依据采油井供液力量实现自动启停机间歇采油。对于排量 5m3/d 的采油井，应用常规抽油机冲速数每天可达 5760 次，超长冲程抽油机每天仅 58 次，既能到达高效节能的目的，又使杆管磨损次数大幅降低。2.2 适应井况的分析超长冲程节能采油技术适合日产液量小于 2t 的抽油机井，地层供液严峻缺乏，举升系统能耗高、杆管偏磨严峻。这类井应用超长冲程节能举升采油技术， 承受外径 44mm 泵径，50m 冲程间歇采油，日运行次数缺乏 60 次，冲速可降至0.04min-1，举升系统效率高，能有效缓解杆管偏磨。超长冲程节能采油技术不适合在结蜡、结垢严峻的区块应用。结垢严峻井易导致活塞卡死泵筒，作业时钢丝绳不同于抽油杆无法倒扣起出，易将整根钢丝绳报废，作业本钱较高；结蜡严峻井还易导致上冲程时钢丝绳载荷增大，降低钢丝绳使用寿命，下冲程载荷变小， 柔性钢丝绳下行易遇阻，影响运行时率。3 结语总之，经过几年的现场试验与技术改进，超长冲程节能采油技术已逐步完善， 但是，有关人员还是需要加强争论力度，以适应社会经济的快速进展状况。参考文献1 张玉生，颜凡全，戴雄伟.型双作用抽油泵的争论与应用J.采油工程文集，2023.2 张瀚壬.影响机采井能耗的因素分析及节能技术探讨 J.化学工程与装备， 2023.
