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优化参数提高抽油机井系统效率措施的探讨
摘要：针对抽油机井系统效率低，能耗高等问题，分析了影响系统效率的因素，提出了抽油机井参数优化设计方法。本文介绍了抽油机井参数优化技术和抽油机井单井应用情况，取得了良好的效果，对今后抽油机井参数优化，提高系统效率有一定的借鉴意义。
关键词：抽油机井 参数优化设计 系统效率 效果分析
1 抽油机井参数优化技术简介
1.1 技术原理
抽油机井参数整体优化技术在理论上总体设计思路是：将有杆泵抽油系统输入功率合理地划分为有效功率、地面损失功率、井下粘滞损失功率、井下滑动损失功率、溶解气膨胀功率5个部分，确定各种功率与影响因素的函数关系式，建立油井在各种不同物性参数、井斜参数、设备参数、生产参数条件下所对应的输入功率的数学计算公式。通过油田生产动、静态参数，设计出包括电机、管径、管柱钢级、杆柱组合、冲程、冲次、泵径和泵挂等检、下泵技术参数，根据上述设计结果编制出现场施工方案。
抽油机井系统效率同各种影响因素间的关系：抽油机井的系统效率受许多因素影响，主要影响因素有杆速（冲程×冲次）、载荷、电机空载功率、粘度、管径杆径比。其中系统效率与杆速（冲程×冲次）、载荷、电机空载功率、粘度成正比关系，与管径杆径比成反比关系。
1.2 优化方法
在产液量确定的前提下，以最低输人功率为设计原则，具体参数优化设计方法为：
（1）将各种管径、杆柱钢级、泵径与泵挂、冲程、冲次等一一组合，每一种组合对应着一种系统效率，即对应着一种能量消耗和管、杆、泵的投入与年度损耗。
（2）分别计算出每一种机采参数所对应的输入功率，得出每一种组合相对应的年度耗电费用。
（3）以年耗成本最低的机采参数（管径、管长、杆柱钢级、泵径、泵挂深度、杆柱组合、冲程、冲次）为最佳参数组合。
1.3 设计功能
（1）进行抽油机井能耗最低或成本最低优化设计；
（2）对抽油机井系统的能耗、系统效率、成本现状进行评价分析；
（3）对原抽油机井系统测试数据进行计算处理；
（4）对设计的新系统进行评估。
2 抽油机井参数优化现场应用
2.1 抽油机井参数优化应用情况
2012年在采油一矿随检泵作业应用抽油机井参数优化73口井。平均有功功率下降1.19 kW ，平均系统效率提高8.25%，取得了良好的效果。见表l。
2.2 抽油机井单井应用情况
以河31-CP1井为例，见表2。优化设计时分别计算敏感性程度，冲程和冲次对该井的系统效率影响较大，因此，结合该井的实际调整能力，对冲程和冲次进行了优化，冲程由2.5m调整为3.0m，冲次下调2次。措施后测试结果表明，有功功率降低1.37kW，提高系统效率18.98个百分点，功图测试表明，优化后上下冲程载荷变化平稳。
通过优化前后的数据对比，可看到抽油机井参数优化有以下几方面的效果：
（1） 抽油机井系统效率有较大提高；
（2）节电降耗，随着系统效率的提高，抽油机井能耗下降；
（3） 抽油机井冲次大幅度降低，可有效延长泵杆的使用寿命；
（4）地面抽油机的磨损和修保工作量将大幅度下降，有利于提高地面基础管理水平，同时可减少作业和扶井工作量。
3 抽油机井参数优化效果评价
3.1 电机输入功率降低，能耗降低
在产液量不变的前提下，降低电机输入功率是提高系统效率、降低电能消耗的技术关键。通过对比优化前后单井吨液耗电变化情况可知，优化后单井吨液耗电降低，由于个别生产井的生产水平略有波动，使得能耗也有上下波动，但整体能耗表现为下降趋势。
3.2 产液量基本保持不变，系统效率提高
优化后抽油机井的产液量基本保持不变，且略有上升。通过系统效率的变化调查情况可知，抽油机井系统效率略有波动，但整体还是保持上升的趋势。
3.3 抽油机井交变负荷降低，冲次降低
通过抽油机井参数优化技术的实施，平均最大载荷由60.62 kN下降到53.40 kN，降低了7.22 kN；平均最小载荷由28.16 kN上升到30.31 kN，提高了2.15 kN；平均冲次由6.58 min-1下降到5.92 min-1，降低了0.66 min-1.交变载荷的降低，慢冲次抽汲，减缓了杆、管及泵的磨损和疲劳速度，能够使设备运行平稳，有利于延长油井的检泵周期。
河31-CP1井优化后，最大载荷由60.18 kN下降到55.23kN，降低了4.95 kN；最小载荷由22.82 kN上升到25.46 kN，提高了2.64 kN；冲次由6.58min，下降到5.92 min-1，降低了0.66 min-1。
3.4 改变抽油机运动学特性节能
众所周知，长冲程、低冲次是
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