程亮亮 夏红新 杜伟

【摘 要】孤东油田七区中单元1987年投入注水开发以来，一直以机械采油为主要的采油工艺。在2001年转入聚合物驱开发后，随着油井见聚浓度的高低变化，油井产能，井筒动液面，设备载荷，动力耗能等参数都会相应发生了变化。为使油井保持经济、高效生产，进行了机、杆、泵组合分析，并根据分析结果对油井工作制度进行了合理的优化，取得了较好的治理效果。

【关键词】聚合物驱；抽油机；机杆泵组合；效率

抽油机井在聚合物驱生产过程中随着聚合物采出液含聚合物浓度的上升，含水下降，负荷变重，使得杆、管偏磨，泵阀座不严，造成杆断脱、泵漏现象十分严重，影响了聚合物驱油的效果。抽油杆与油管偏磨比水驱时速度和程度加剧，主要原因是聚合物驱采出液比水驱油井的粘度增加，导致与粘度有关的各种摩擦力增加，聚合物驱抽油机井见聚后下行阻力较水驱时增大，使得抽油杆柱失稳产生纵向弯曲的变形波数增加，同时由于聚合物溶液属于粘弹性流体，在抽油杆和油管环形空间流动时，对抽油杆产生法向力。因此抽油杆在下行阻力和法向力双重作用下，与油管偏磨加剧，杆断率增加，作业井次明顯增加。影响聚合物驱后油井生产；同时作业费用增加，使得采油成本加大。如何选择好抽油设备，实现杆、管、泵、抽油机的最优组合。

1、抽油杆的选择

抽油杆的选择主要包括确定抽油杆的长度、直径、组合及材料，下泵深度确定后，抽油杆的长度就定了。为了保证抽油杆安全工作，必须根据材料及强度来确定其直径。抽油杆在工作过程中，承受不对称循环载荷的作用，上部光杆承受的载荷包括：抽油杆柱的载荷，液柱载荷，抽油杆柱、油管柱和液柱的惯性载荷，抽油杆柱在运动中受的摩擦阻力，抽油管柱和油管柱的弹性引起的振动载荷，由液击引起的冲击载荷，由井斜变化、螺纹不同心、悬绳器摆动等因素造成的扭力等七方面的力。而抽油杆柱承受的载荷随深度有所变化，如抽油杆柱载荷越往下越小，加上下部抽油杆柱所承受的上顶力的作用，在中和点以下抽油杆柱由承受张应力变成压应力，迫使抽油杆弯曲，增大了扭力和摩擦力，使得下部抽油杆工作条件更加恶劣。因此，抽油杆柱承受的不是简单的不对称循环载荷，而实际上中和点以下的抽油杆承受的是不对称拉压循环载荷，加上抽油杆柱本身未加工面积达85%以上，不可避免地会有疲劳源存在，从而产生疲劳断裂。

注聚开发后，原油密度增大，抽油机负荷增大，因此，选择的抽油机直径需要适当增加。目前经常使用的抽油杆直径多为19mm，22rnm，25 rrmm三种，而又以22mm抽油杆居多。对于下泵较深的井，可以采用不同直径的抽油杆，上部用粗的，下部用细的，因为上部抽油杆承受负荷较下部大，这样可以减轻总的抽油杆重量，降低驴头负荷。

2、抽油机的选择

游梁式抽油机是孤东油田主要的机械采油设备。在机械采油井中，游梁抽油机井又占机械采油井的96%左右。游梁抽油机系统的运行特点游梁抽油机是机、杆、泵组成的复杂系统，其运行特点有三个。（1）游梁抽油机是一种带有冲击性的周期交变负载，起动转矩大，在一个周期（一个冲次）内负载波动很大。这种负载要求驱动电机在选择容量时留有足够的余量，以保证带载起动时能克服抽油机较大的惯性扭矩，满足起动要求。在运行时有足够的过载能力，以克服交变载荷的最大扭矩。

抽油机是油井生产过程中不轻易更换的设备。选择时应考虑到在长期生产中有利于充分发挥油层的最大生产能力，而又不致超负荷运转一定型号的抽油机，都有其允许的最大负荷及可供调节的冲程和冲次。在具体选用时，所遵循的原则是：用最大冲程、冲数及选用一定泵径后，既满足油井最大可能的产量，同时在此参数配合和需要的最大下泵深度下，悬点最大载荷及减速箱输出轴的扭矩又不超过它的允许值。在实际选用时，一般采用计算法：（1）根据油井可能的最大产量初步确定泵径、冲程、冲次；（2）根据油井可能的最大产量下，需要的下泵深度和抽吸参数，初选抽油杆组合；（3）由已选出的f，s，n组合及抽油杆柱，计算悬电最大载荷和减速箱输出轴扭矩；（4）根据计算的最大载荷和扭矩、及选择的s和n，查各型抽油机的技术规范表，选出需要的抽油机型号；（5）初选后，再进行参数配合及抽油机和抽油杆柱的校核，如校核不合格，则调整后重新进行校核。

3、抽油泵的选择

由于孤东油田大局部已进入了高含水开发期，加上高含砂、低温蒸气稠油开采、注聚合物开采及强腐蚀的介质环境和井况差等要素影响，柱塞抽油泵的泵筒和柱塞的磨损、腐蚀、划伤越来越严重，油井均匀检泵周期越来越短，有的甚至不到30天就需求检泵，严重影响油田开发综合经济效益的进步。

泵筒和柱塞摩擦副及四周任务环境和条件构成了一个摩擦学零碎，这一零碎的腐蚀磨损量由泵筒的腐蚀磨损量和柱塞的腐蚀磨损量的总和所决议。而泵筒和柱塞各自的腐蚀磨损量则由构成资料的物理机械化学功能、互相运动关系、任务环境和条件等要素决议。最终从抽油泵角度上看，泵筒和柱塞的资料和外表处置工艺的选择成为决议这个摩擦学零碎腐蚀磨损量的决议要素

选择并优化泵筒和柱塞资料和外表处置工艺的目的是让这个摩擦学零碎的腐蚀磨损量到达最小。由于影响要素众多，所以泵筒和柱塞的资料选择婚配依然没有一个实际指点，研发人员目前做的最多的任务是选择各种泵筒和柱塞的资料和外表处置工艺，然后在一定的腐蚀磨损条件下停止室内摩擦磨损实验，从实验的后果来确定在这种实验条件下，应该选择什么样的泵筒柱塞资料。这里引见两种实验后果

抽油泵也叫深井泵。它是有杆机械采油的一种专用设备，泵下在油井并筒中动液面以下一定深度，依靠抽油杆传递抽油机动力，将原油抽出地面。除了确定直径外，还必须根据油并条件选择泵的类型及间隙配合。泵深在400 m以内的浅井，如果具有较大的腐蚀性，且含砂不大于0.1%，一般可选用皮碗泵；1000 m以内的井，如果具有较大的腐蚀性，且含砂量小于0.2%，油井结蜡较严重，或油较稠者应采用管式泵；产液较小的中深或深井可采用杆式泵。活塞和衬套的间隙要根据原油粘度、井温、含砂量等资料来选（表1）。

表1 活塞与缸套的配合间隙

4、现场实际应用情况

孤东油田七区中Ng4-6注聚开发单元，年实施机杆泵组合优化后，躺井率指标和免修期都较聚驱结束前期有了较大幅度的提高，抽油机完好率由原来的96%提高到97.9%以上，躺井率由注聚原来的5.6%下降到目前的4.3%；油井免修期由注聚前期的325d上升到目前的412d，保持了良好的开发势头。

【参考文献】

[1]大庆油田高含水期注采工艺技术[M].北京：石油工业出版社，1999.