張大偉（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

常規(guī)游梁式抽油機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的機(jī)械采油設(shè)備，占油井舉升設(shè)備的80%～90%。抽油機(jī)設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易損件少、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但由于受其自身結(jié)構(gòu)的限制，中間傳動(dòng)部件能量損耗高〔1〕。通過(guò)在油田低滲透加密井中應(yīng)用數(shù)控式往復(fù)電潛柱塞泵，消除舉升桿柱所需能耗，同時(shí)抽油泵采用間歇式工作方式，在產(chǎn)液量基本穩(wěn)定的情況下，與常規(guī)六型抽油機(jī)相比節(jié)電率達(dá)46.02%，對(duì)比15年完成同樣的工作量綜合降投資24.12萬(wàn)元，降幅達(dá)29.87%，提高單井開采經(jīng)濟(jì)效益。

1 原理與結(jié)構(gòu)

數(shù)控式往復(fù)電潛柱塞泵，是一種利用直線電動(dòng)機(jī)作為電力拖動(dòng)裝置，直接驅(qū)動(dòng)往復(fù)式電潛柱塞泵進(jìn)行采油的新一代采油機(jī)械[2]。其系統(tǒng)由直線電動(dòng)機(jī)、管式泵和地面控制柜三部分組成，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 數(shù)控式往復(fù)電潛柱塞泵結(jié)構(gòu)示意圖

直線電動(dòng)機(jī)：直線電動(dòng)機(jī)動(dòng)子由磁堆、中心桿和永磁材料制成，定子為充油密閉式結(jié)構(gòu)。

抽油泵：在傳統(tǒng)柱塞抽油泵結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將固定凡爾由泵的下端移至上端；在凡爾球上端加裝了彈簧復(fù)位導(dǎo)向閥；在篩網(wǎng)下端安裝了刮砂杯。

智能控制柜：給直線電動(dòng)機(jī)提供工作電源。

2 在低產(chǎn)井中的應(yīng)用

隨著油田進(jìn)入開發(fā)中后期，開采目的層為表外儲(chǔ)層和表內(nèi)薄差層的二次加密井、三次加密井和擴(kuò)邊井陸續(xù)投產(chǎn)，低產(chǎn)井的比例逐年增加，占總井?dāng)?shù)的40.66%。隨著油田含水上升，桿、管偏磨呈上升趨勢(shì)，偏磨原因檢泵比例由2000年的12.71%上升到17.6%。

針對(duì)加密調(diào)整井抽油機(jī)舉升設(shè)備單耗高、檢泵周期短的現(xiàn)狀，于2010年9月在試驗(yàn)1井中應(yīng)用數(shù)控式往復(fù)電潛柱塞泵。該井于2000年8月28日投產(chǎn)，平均空氣滲透率為78.8×10-3μm2，射開砂巖厚度7.67m，有效厚度1.13m。正常生產(chǎn)日產(chǎn)液10t，單耗9.74kWh/t，較油井綜合單耗平均水平高出2.84kWh/t。自2006年8月份以來(lái)連續(xù)三次因桿、管偏磨原因作業(yè)，累計(jì)更換抽油桿、油管50根，加裝抽油桿扶正器120個(gè)，檢泵周期630d，較油井平均檢泵周期短290d。2010年9月7日因桿管偏磨原因再次檢泵作業(yè)，為降低單耗和延長(zhǎng)檢泵周期，在檢泵作業(yè)同時(shí)將舉升方式由抽油機(jī)更換為數(shù)控式往復(fù)電潛柱塞泵，下泵深度965m，安裝后一直正常運(yùn)行，免檢期達(dá)800d，檢泵周期仍有進(jìn)一步延長(zhǎng)趨勢(shì)。措施前后分別進(jìn)行了能耗測(cè)試，見(jiàn)表1，單耗下降5.12kWh/t，節(jié)能效果較好。

表1 試驗(yàn)1井舉升方式變更前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

為進(jìn)一步驗(yàn)證數(shù)控式往復(fù)電潛柱塞泵在低產(chǎn)液井中應(yīng)用效果，又下井應(yīng)用8臺(tái)。統(tǒng)計(jì)9口井平均下泵深度960m，由原φ44mm泵改下φ57mm泵，沖程降低1.27m，沖速降低2min-1，平均理論排量降低14.1m3/d。在產(chǎn)液量基本穩(wěn)定的情況下，平均泵效提高44.2個(gè)百分點(diǎn)，消耗功率下降1.85kW，單耗下降3.34kWh/t，日節(jié)電44.4kWh，節(jié)電率46.02%，見(jiàn)到較好的節(jié)能效果，見(jiàn)表2。最長(zhǎng)免檢期已達(dá)800d，因其余下井時(shí)間只有300多天，檢泵周期有待進(jìn)一步觀察。

表2 數(shù)控式往復(fù)電潛柱塞泵節(jié)能效果對(duì)比

3 分析與評(píng)價(jià)

通過(guò)低產(chǎn)井舉升設(shè)備由抽油機(jī)更換為數(shù)控式往復(fù)電潛柱塞泵的調(diào)整措施，實(shí)現(xiàn)了降低單耗和延長(zhǎng)檢泵周期的目的，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1）節(jié)能效益。措施后平均單井日節(jié)電44.4 kWh；油井采油時(shí)率按90%計(jì)算；則9口井年產(chǎn)生直接節(jié)電效益為13.1269×104kWh；電價(jià)按0.5946元/kWh計(jì)算，15年節(jié)電效益為117萬(wàn)元。若加大推廣應(yīng)用力度，效益將更顯著。

2）多種舉升方式效益評(píng)價(jià)。下泵深度平均以1000m計(jì)算，油井采油時(shí)率按90%計(jì)算，小排量螺桿泵檢泵周期按500d、六型抽油機(jī)井檢泵周期按700d、數(shù)控式往復(fù)電潛柱塞泵檢泵周期按800d計(jì)算。數(shù)控式往復(fù)電潛柱塞泵與六型抽油機(jī)相比，降投資24.12萬(wàn)元，降幅達(dá)29.87%，見(jiàn)表3。

3）社會(huì)效益。應(yīng)用數(shù)控式往復(fù)電潛柱塞泵可在線調(diào)整沖速，減輕工人的調(diào)參工作量。其數(shù)控智能控制柜自動(dòng)控制程度高，更進(jìn)一步方便了日常的維護(hù)與管理。

4）適應(yīng)產(chǎn)能井舉升工藝節(jié)能降耗需求。通過(guò)對(duì)比低產(chǎn)井舉升設(shè)備能耗和投資情況，在不增加投資情況下，數(shù)控式往復(fù)電潛柱塞泵節(jié)能效果最好，見(jiàn)表4。近幾年新增產(chǎn)能井多數(shù)為三次加密井、擴(kuò)邊井，單井產(chǎn)液量低（小于15t/d），這部分井平均每年投產(chǎn)200口左右。從控制投資降成本、提升油田開發(fā)的總體經(jīng)濟(jì)效益角度考慮，在低產(chǎn)液產(chǎn)能井舉升方式選擇上可優(yōu)選數(shù)控式往復(fù)電潛柱塞泵。

表3 低產(chǎn)液油井舉升設(shè)備效益對(duì)比

表4 低產(chǎn)液油井舉升設(shè)備能耗及投資情況統(tǒng)計(jì)

5）在用設(shè)備節(jié)能降耗更換調(diào)整余地大。統(tǒng)計(jì)某廠抽油機(jī)井全年耗電占機(jī)采井總耗電量的88.94%，是機(jī)采系統(tǒng)主要能耗設(shè)備，也是節(jié)能降耗的重點(diǎn)。其中單井產(chǎn)液量低（小于15t/d），機(jī)型偏大（8型、10型），使用年限長(zhǎng)，單耗高的井仍有117口，在檢泵同時(shí)可采取更換數(shù)控式往復(fù)電潛柱塞泵的措施達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

4 認(rèn)識(shí)

1）數(shù)控式往復(fù)電潛柱塞泵實(shí)現(xiàn)無(wú)桿柱舉升，消除舉升桿柱所需能耗，采用間歇式工作方式，泵腔充滿程度好，泵效高，具有很好的節(jié)能效果。在產(chǎn)液量基本穩(wěn)定的情況下，與常規(guī)六型抽油機(jī)相比節(jié)電率達(dá)46.02%。

2）數(shù)控式往復(fù)電潛柱塞泵在低產(chǎn)液（小于15 t/d）井中具有很好的現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性，能很好地滿足舉升工藝節(jié)能降耗的需要，是一種具有良好應(yīng)用前景的節(jié)能型舉升裝置。

[1]李富有.現(xiàn)代采油技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M].北京：石油工業(yè)出版社,2007：141-142.

[2]魏秦文,劉健,侯勇俊,等.直線電動(dòng)機(jī)在采油設(shè)備中的應(yīng)用[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械,2007,36(8)：54-57.