英台油田低冲次采油技术应用研究

李宏伟 蔡立君 刘国良 王晓会 孙鹏

摘 要：针对英台油田油井抽吸参数匹配不合理导致举升能耗较高的现状，为降低举升能耗满足低成本采油的需要，通过对抽油机井能耗评价，找出节能潜力关键点，为以低冲次采油为核心的优化设计，全面降低油井负荷，提高系统效率。

关键词：英台油田;降低举升能耗;优化设计;低冲次采油

1 问题的提出

英台油田开发的主要含油层系中既有高孔、高渗油层，又有低孔、低渗油层。高渗储层（英东高台子、老区高台子）的油井产液量较高，平均29.5t/d，平均泵径φ53mm，冲次5.3min-1，泵效54.6%，系统效率30.4%，单井日耗电172kW.h，节能运行达标率38.9%。即高产液井泵效高、系统效率高、能耗也高。为降低这部分油井能耗，对举升参数再优化设计、降低油井负荷势在必行。中低渗储层（英东萨尔图、八面台）的油井日产液较低，平均3.4t/d，平均泵径φ35.4mm，冲次3.4min-1，泵效31.6%，系统效率21.5%。受电机和减速比限制，冲次最低只能达到2.0min-1，抽油机参数不能与低渗透油井产液量合理匹配，为满足低产井生产需要，探讨抽油机0.5～2min-1之间的超低冲次采油方式具有重要的现实意义。

2 抽油机井能耗主要影响因素

2.1 抽油机井能耗构成

通过全油田530口抽油机井能耗功率损失分析，发现抽油机功率损失0.7kW，占比11.3%;电机1.3kW，占比21.0%;杆柱0.6kW，占比9.7%;井下功率损失1.9kW，占比30.6%。因此，井下损失功率是能耗主体。

2.2冲次是影响井下能耗损失的关键因素

泵挂深度L、抽汲参数（S、N、D）、增大任何一项参数都会增加井下功率损耗，反之，则降低。同时抽汲参数功率损失：冲次>泵径>冲程。

泵挂深度，受限于合理流压，难以大幅度调整;因此优化冲次是减少井下功率损耗和提高井下效率的关键。

3 低冲次采油技术研究与应用

3.1 设计最佳冲次

3.1.1 上下联动，合理设计冲次

多种参数组合可以实现排量要求，采取大泵徑、低冲次，有利于实现节能。

η泵效=Q实际/Q理论;

η泵效→50-70%;S→最大冲程;合理冲次→N≤5。

日产液（t/d） 冲次设计范围（min-1）

（0，5） N≤2

（0，10） N≤3

（0，30） N≤4

>30 N≤5

3.1.2 依据泵效（功图充满系数），测算最佳冲次

产量：功图充满系数80-90%之间;能耗：保证产量前提下，最低冲次（冲次不同，泵的充满程度不同，冲次越高，平均充满程度越低、能耗越高）。

3.2 低速设备的合理匹配

①匹配电机马达轮;原则上马达轮外径为150-200mm之间，禁止应用200mm以上大轮;②匹配电动机;对于井况稳定，供液充足的高产井，宜选用6、8极的单级电机;供液不足的低产、特低产井，宜选用12极（或二次减速）电机。对于井况不稳定的新井、措施井、经常洗井作业的低产井，宜选用6/12极、8/12极双速电动机，以便快速抽出洗井液并在低速下正常运行。

3.3 试验超低冲次技术

对于目前抽吸参数已最小，因产液极低依然特低效的油井，需要进一步降低油井冲次，提高泵效。①确定降冲次技术路线;增大抽油机减速箱减速比：现有三轴二级减速器减速比一般31左右，不能满足特低产液井超低冲次需求，而对老旧抽油机改造成本高，不是采油厂的首选;继续增加电机级数，降低转速：增加级数，电机效率低、空载损耗高，成本也较高;变频调速控制：方便、简单的调速设备，但是成本高、易损坏、厂内部维修困难;二次减速装置：设备简单、经济实用、但单独应用达不到超低冲次;因此重组低速设备是超低冲次的首选;②减速器+高级数电机重组使用;采用12级（16级）电机+2级减速器组合，冲次可以达到0.8-1.2次/分。

4 取得的效果

2018年英台油田全面实施低冲次采油技术，对举升参数进行了大幅度调整，年度共施工74井次，措施后泵径增加5.7mm，冲次下调1.8min-1，电机功率下调4.5kW，在产量保持基本不变的前提下，举升能耗明显下降：输入功率下降2.1kW，节电率30.4%，系统效率提高4.9%。

综上所述，通过低冲次采油技术在英台油田的全面推广应用，我们充分认识到：①从抽油机井能耗构成上看，井下损失功率偏高、因此减少井下功率损失，是节能潜力的主要方向;②从单因素影响参数分析，高冲次是井下损失功率的主要因素，因此合理降冲次就是机采节能工作的技术路线;③机采参数优化设计技术，上下联动、优选最佳冲次，是保证产量目标、节能效果的源头，即用抽油泵调节产液量，用低冲次实现低能耗;④合理匹配低速设备是实现低冲次（或超低冲次）的保证;⑤提高抽油机平衡，可以保证节能效果。