超長沖程超低沖速采油裝置的研制與應(yīng)用

許大明（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

隨著國內(nèi)油田對難采儲量的動用，低產(chǎn)低效井?dāng)?shù)不斷增多，造成原油開采的能耗增加。而油田常用的游梁式抽油機(jī)在深抽、沖程沖速調(diào)節(jié)、節(jié)能以及間抽等需求方面存在一定局限性，不能完全滿足現(xiàn)場需求。為了滿足開發(fā)的需要，研制出一種以柔性鋼絲繩取代部分抽油桿的超長沖程、超低沖速新型采油裝置，分析了其結(jié)構(gòu)和性能，以及在大慶油田的使用情況和節(jié)能效果。

1 系統(tǒng)組成及工作原理

圖1 超長沖程、超低沖速高效采油裝置示意圖

圖2 長沖程泵筒結(jié)構(gòu)示意圖

超長沖程、超低沖速高效采油裝置（圖1）使用電動機(jī)直接驅(qū)動行星減速器卷筒，井下配套長沖程抽油泵柱塞及泵筒（圖2）?？刂乒耱?qū)動電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)，滾筒帶動鋼絲繩完成往復(fù)運(yùn)動，鋼絲繩驅(qū)動井下抽油桿、抽油泵完成整個采油過程。通過設(shè)定上、下沖程間的停機(jī)時間，油井還可以實(shí)現(xiàn)智能間歇采油。同時，通過加裝載荷及轉(zhuǎn)速傳感器和遠(yuǎn)傳模塊，可實(shí)現(xiàn)示功圖監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程傳輸。

2 技術(shù)特點(diǎn)

2.1 沖程損失小、泵效高

本裝置使用長沖程泵筒和柱塞密封，采用多級泵筒連接，泵筒間同軸度小于0.03mm。通過計(jì)算，下泵深度1000m時，該采油裝置的沖程損失率僅為常規(guī)游梁式抽油機(jī)的二十四分之一，更有利于提高泵效（表1）。

表1 沖程損失對比

2.2 減少桿管磨損，延長檢泵周期

該采油裝置沖速控制在0～12h-1范圍內(nèi)。對于產(chǎn)量5m3/d的油井，常規(guī)抽油機(jī)沖速為每天5760次，而該裝置為每天288次，桿管磨損次數(shù)大幅度降低。針對上、下沖程換向點(diǎn)載荷變化大、振動大的問題，電源控制柜采用柔性啟停機(jī)，消除了載荷沖擊[2]。同時，采用部分柔性鋼絲繩取代抽油桿，有效降低抽油桿工作載荷。

2.3 設(shè)備運(yùn)行安全可靠

在已有采油裝置基礎(chǔ)上進(jìn)行了地面結(jié)構(gòu)優(yōu)化，采用電動機(jī)、減速器直驅(qū)方式，減少了傳動環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)可靠性[3]。

通過涂覆耐磨、耐腐蝕的復(fù)合高分子材料，優(yōu)化鋼絲繩與保護(hù)外層的包裹方式（圖3），提高了鋼絲繩破斷拉力和接頭壓接強(qiáng)度[4]，提升了柔性繩表面涂層膠合度、注塑延伸率、摩擦系數(shù)、耐溫性。目前鋼絲繩使用免修期已達(dá)460天。

圖3 鋼絲繩工藝改進(jìn)

2.4 配套高效刮蠟器

針對油井結(jié)蠟問題，研制了旋轉(zhuǎn)式井筒刮蠟裝置，井筒內(nèi)抽油桿每間隔40m安裝1個刮蠟器（圖4）。隨抽油桿上提和下放往復(fù)運(yùn)動，刮蠟器對整個井筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)式刮蠟作業(yè)，同時刮蠟器表面涂有防結(jié)垢涂層，使油井結(jié)蠟速度得到減緩[5]。

圖4 旋轉(zhuǎn)刮蠟器示意圖

3 現(xiàn)場試驗(yàn)及效果

在大慶油田外圍某區(qū)塊現(xiàn)場試驗(yàn)40口井，替換原游梁式抽油機(jī)，采用超長沖程、超低沖速參數(shù)、智能間歇采油生產(chǎn)（表2）。在生產(chǎn)過程中，由于井口密封裝置多級密封，提高了井口密封性能，同時具有調(diào)偏、對中功能，降低了柔性鋼絲繩磨損，保證其運(yùn)行可靠［6］。全過程未發(fā)生井口跑油、滴漏的問題，有效地保護(hù)了井場環(huán)境。單井平均免修期與常規(guī)游梁式抽油機(jī)相比提高70天。

表2 應(yīng)用效果及性能對比

4 經(jīng)濟(jì)效益

措施實(shí)施后，單井平均日增油0.3t，與措施前相比，泵效由25.2%提高到65.3%，節(jié)電率為58.9%，單井日節(jié)電85.8kWh，增油效益為1401.6萬元/a，節(jié)電效益為84.41萬元/a。

5 結(jié)論

1）超長沖程、超低沖速高效采油裝置簡化了傳動環(huán)節(jié)，沖程、沖速可調(diào)范圍大，泵效和系統(tǒng)效率得到大幅度提升。

2）長沖程、慢沖速的生產(chǎn)參數(shù)減少了桿管磨損，延長了檢泵周期，實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全高效運(yùn)行。

3）該技術(shù)在低產(chǎn)井上具有廣闊的應(yīng)用前景。通過開展新投產(chǎn)區(qū)塊一體化設(shè)計(jì)和規(guī)?；瘧?yīng)用推廣，預(yù)計(jì)可以進(jìn)一步降低一次性投資和機(jī)采井能耗。