楊炳戰(zhàn)+魏海+齊霞

摘要：不合理的沉沒度會(huì)影響抽油機(jī)井的生產(chǎn)，所以有必要對(duì)其進(jìn)行控制。為使油井盡量保持合理的沉沒度范圍，利用曲線擬合法確定了抽油機(jī)井的合理沉沒度范圍。為實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)井的合理沉沒度，需對(duì)地面參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以理論計(jì)算和長(zhǎng)沖程、慢沖次的效果評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)，提出了充分利用沖程及0. 5次精確沖次調(diào)整方法。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可應(yīng)用可調(diào)式皮帶輪和二級(jí)減速裝置。

關(guān)鍵詞：抽油井；抽油機(jī)；沉沒度；曲線擬合；參數(shù)優(yōu)選；沖程；沖次

油井的沉沒度過低，泵在供液不足的狀況下抽汲時(shí)，可產(chǎn)生液擊現(xiàn)象，并導(dǎo)致額外的沖擊載荷。液體的沖擊載荷與泵徑的關(guān)系很大，泵徑越大沖擊載荷越大，液擊使桿管最大載荷與最小載荷的差值增大，螺旋扭矩也增大，桿、管斷脫的可能性增大。如果油井長(zhǎng)期在低沉沒度狀態(tài)下連續(xù)工作，原油脫氣，粘度增大，容易造成結(jié)蠟，加速了桿柱的螺旋扭曲。還會(huì)產(chǎn)生偏磨，這種磨損不僅傷害抽油桿接箍，也嚴(yán)重?fù)p壞油管。且再加上沉沒度小，油套環(huán)形空間內(nèi)的液體就少，對(duì)油管的徑向束縛力就小，油管的徑向擺動(dòng)就會(huì)相對(duì)劇烈，易引起桿、管斷脫。

如果沉沒度過高，油井的流壓就增大，當(dāng)超過了合理界限時(shí)，相對(duì)一些薄差油層，由于滲透率低或者地層壓力低，會(huì)抑制該層不出液，使該井的產(chǎn)液層層間矛盾突出。而且，當(dāng)沉沒度超過合理的沉沒度后，油井的產(chǎn)量不再增加，系統(tǒng)效率下降。因此，有必要合理抽油機(jī)井的確定沉沒度。

一、合理沉沒度的確定方法

為確定抽油機(jī)井的合理沉沒度范圍，統(tǒng)計(jì)了某油田234口抽油機(jī)井的數(shù)據(jù)，利用曲線擬合法確定了該油田抽油機(jī)井的合理沉沒度范圍。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)泵效與沉沒度的關(guān)系曲線符合指數(shù)函數(shù)的曲線形態(tài).

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在相同的沉沒度下，泵效隨含水的變化而變化。因此，根據(jù)油井產(chǎn)出液含水的不同進(jìn)行分類，分別對(duì)含水大于80%的井和小于80%的井進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并擬合計(jì)算，得出來的擬合曲線分別為：

G=71.0e-2115/h（當(dāng)油井含水大于80%時(shí)） G=45.1e-612/h（當(dāng)油井含水小于80%時(shí)） 從擬合結(jié)果可以看出，當(dāng)含水大于80%時(shí)，泵效在沉沒度小于300m的范圍內(nèi)隨沉沒度的增大而增大，并且當(dāng)沉沒度等于200m時(shí)泵效達(dá)到60%以上；但是，當(dāng)沉沒度大于300m時(shí)，泵效隨沉沒度變化的幅度變小。說明當(dāng)含水大于80%時(shí)，保持200～300m的沉沒度較合理。同樣，當(dāng)含水小于80%時(shí)，沉沒度范圍為300～400m。

二、合理沉沒度的實(shí)現(xiàn)

在合理沉沒度范圍確定以后，為保持其在合理范圍內(nèi)，需對(duì)地面參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。而以往地面調(diào)整參數(shù)僅限于4、6、9、12等固定皮帶輪，造成頻繁、反復(fù)調(diào)參，而部分井沖次為4次仍供液不足，只能間抽，對(duì)泵壽命有較大的影響。因此，需對(duì)精細(xì)參數(shù)和二級(jí)減速進(jìn)行研究及對(duì)長(zhǎng)沖程、慢沖次的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（一）依據(jù)皮帶輪直徑精確調(diào)整沖次

根據(jù)皮帶傳動(dòng)的計(jì)算公式以及減速箱傳動(dòng)原理得出公式：沖次=電機(jī)帶輪外直徑@電機(jī)轉(zhuǎn)速/減速箱皮帶輪直徑@傳動(dòng)比；根據(jù)抽油機(jī)現(xiàn)有的沖次，，得出：預(yù)調(diào)沖次=電機(jī)帶輪外直徑@原沖次/原電機(jī)帶輪外直徑。

（二）具體實(shí)現(xiàn)方法

1）應(yīng)用可調(diào)式皮帶輪 可調(diào)式低沖次皮帶輪由錐形體、4塊扇型輪片及調(diào)參環(huán)組成，在應(yīng)用中可根據(jù)實(shí)際需要加工不同直徑的調(diào)參環(huán)， 4塊扇型輪片在錐形體上左右滑動(dòng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)沖次的精確調(diào)整。其優(yōu)點(diǎn)是在設(shè)計(jì)可調(diào)整范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)沖次的任意調(diào)整，設(shè)計(jì)的特殊凹槽在低沖次時(shí)具有防滑作用，調(diào)參時(shí)只需更換不同直徑的調(diào)參環(huán)、移動(dòng)輪片，具有節(jié)省人力物力、調(diào)整方便等特點(diǎn)，參數(shù)調(diào)整范圍3～6次/min。

2）應(yīng)用二級(jí)減速裝置 為解決皮帶包角不能無限縮小和可調(diào)式低沖次皮帶輪最小沖次只能達(dá)到3次/min的問題，可采用二級(jí)減速裝置。該裝置主要由底座、輸入輪、輸出輪、傳動(dòng)軸、軸承部件組成。其工作原理是：輸入輪和輸出輪安裝在傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸通過兩個(gè)軸承固定在底座上，傳動(dòng)時(shí)電機(jī)帶動(dòng)大輪，大輪通過傳動(dòng)軸帶動(dòng)小輪做相同角速度的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于兩輪的半徑差異使得兩輪的線速度不一樣，從而實(shí)現(xiàn)了減速調(diào)參的作用，調(diào)參范圍為1～4次/min。

三、效果評(píng)價(jià)

隨著抽汲參數(shù)的增大，抽油機(jī)懸點(diǎn)最大載荷增加，最小載荷降低，交變載荷增加；但是，隨著沖次的增加，載荷是以平方的形式增加和降低，因此，沖次越大對(duì)桿的損傷就越大。隨著沖次的增加，上沖程時(shí)，懸點(diǎn)載荷增大，抽油桿的伸長(zhǎng)量增加，使抽油桿疲勞程度加大；下沖程時(shí)，懸點(diǎn)載荷降低，下行阻力增大，抽油桿的收縮量增加，抽油桿彎曲程度增加，易產(chǎn)生桿管偏磨；沖次越大，抽油桿柱循環(huán)應(yīng)力次數(shù)越多，抽油桿易發(fā)生疲勞破壞。當(dāng)抽油桿最大應(yīng)力值超過允許應(yīng)力值時(shí)，開始形成裂紋，裂紋在反復(fù)交變應(yīng)力作用下發(fā)生擴(kuò)展，最終導(dǎo)致抽油桿斷。分析抽油機(jī)在長(zhǎng)沖程、低沖次下的運(yùn)行表明：隨著沖次降低，最小載荷上升，下行阻力減少，抽油桿收縮量減少，有效沖程增加，增加泵排量；沖次降低，可增加油層液體向泵筒內(nèi)流動(dòng)時(shí)間，泵筒充滿程度增加，提高油井的泵效，增加油井的產(chǎn)量，進(jìn)而提高油井的系統(tǒng)效率。

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