油田机械采油工艺技术及问题分析

赵 平

（辽河油田金海采油厂，辽宁盘锦 124010）

1 大庆油田机械采油工艺现状及问题

1.1 抽油机井配套技术

（1）抽油机井优化设计及降机型技术。由于3次技术被大庆油田广泛使用，油井的产油量也大不如前，开采出的油液性质也发生了一定变化。原有的开采方案会使得负载计算出现较大的误差，并且会因为没有充分考虑抽油机的结构而造成抽油机井存的选型出现偏差、设备之间不匹配、负载能力偏低等问题。所以，需要对选型设计方案进行优化处理，以有效降低能源消耗，提升抽油机井的工作产量。

（2）抽油机参数优化技术。抽油机参数对设备运行的状态有直接的影响。现阶段，国内外主要利用二次皮带减速装置、变频器控制装置和超低转速大启动扭矩电机来实现抽油机低冲次，但都存在着传动效率低，可靠性差等缺点。为此，大庆油田研制了抽油机专用大传动装置，经过实际操作，发现这种操作方式能够大大节省电量。同时，大庆油田还开发了多杯等流型气锚，利用它可以将油气分离开来，能有效地提高抽油机井原油产量。此外，抽油泵工作时，油管会在上、下冲程时进行伸长和缩短。在这个过程中，抽油泵的冲程就会有损失。此外，载荷交变的频率也会影响油管的使用寿命。为提高泵的工作效率，防止泵筒与套管之间发生相对位移，用油管锚定技术对油管柱的伸缩量进行科学把控，以增加产液量。

1.2 螺杆泵井配套技术

螺杆泵采油是一新兴的人工举升采油方式，对于潜油电泵、抽油机柱塞泵、水力活塞泵等机采方式相比较而言，螺杆泵采油的成本少，能适应大多数的作业环境，因设备结构简单也使操作更加方便。

（1）大庆油田是从1986年采用螺杆泵采油的，从引进螺杆泵技术到熟练掌握螺杆泵技术，再到现在自主开发技术，大庆油田不断克服技术中出现的定子橡胶脱胶、螺杆泵定转子抱死等技术问题，目前在机械采油工艺核心技术上和配套技术上获得了不同程度的成就。游梁式抽油机和潜油电泵已经不再受到人们的青睐，取而代之的是地面驱动杆式螺杆泵，此种采油技术已相对成熟，能很好的适应三元复合驱和聚合物驱，在我国的吉林以及哈萨克斯坦等国内外油田均有使用。

（2）“十一五”以来，随着我国科技的不断发展，螺杆泵技术也得到了进一步优化和完善，特别是在大庆油田的原油开采中被充分利用。螺杆泵的特点：一是产能新井使用了1600多台螺杆泵，约占新井总数的15%；二是通过举升方式的调整将抽油机、电泵转换成螺杆泵的井，总计1000多口。螺杆泵井数在2005～2009年实现了快速增长，从2000口螺杆泵井增到近6000口，占比从5%增长到9.5%。此外，利用螺杆泵技术减少了耗电量，年耗电量只占总耗电量的一成。

1.3 外围低产井配套技术

（1）提捞采油技术。提捞车和罐车是提捞采油时用到的作业工具，两者需相互配合、缺一不可。提捞采油技术是根据供液不足的井提出的，其相关配套技术符合小井眼、深井、黏稠井等不同类型井开采的要求。提捞采油技术不仅能降低生产成本，对三低油田的开发也有一定帮助。截止到2008年，大庆油田的提捞采油井数量占总数量的7%。

（2）间歇采油技术。抽油机长期处于轻载状态可以通过间歇采油节能技术解决。间歇采油节能技术可以减少采油的无效流程，从而提高了工作效率。不仅如此，此种技术还能降低机器的磨损率，延长机械的使用寿命，节省了维修机器的成本。以此为基础对采油工作方式进行优化，从2009～2010年，间歇采油井数量达到332口。

1.4 机采设备节能再制造技术

近些年大庆油田在节能方面获得的成绩，与使用节能电机、节能抽油机等节能设备有着密且关系。节能设备的应用有效控制了能源的消耗量。但因节能抽油机的使用还没完全普及，所以只占抽油机总数的27%。

（1）常规抽油机节能再制造技术。对老机型抽油机进行改造一直是这几年大庆油田主要的工作内容，改造对象是下偏杠铃抽油机和双驴头抽油机。因为下偏杠铃抽油机和双驴头抽油机比较容易操作，并且节能效果比其他抽油机效果好，所以先选择这两种抽油机进行试点。通过对比发现，在相同的测试环境下，前者节电24.5%，后者节能23.8%。

（2）常规电机节能再制造技术。从大庆油田目前的情况来看，将电机全部换成节能电机需要的资金投入非常大，为能有效地对普通电机进行节能改造，大庆油田结合自身发展情况，制定了一系列的整改方案，并不断地进行尝试，最终取得了一定成效。例如，把常规电机改造成双功率电机或双速双功率电机等，都可以有效地节省能耗。

2 新型节能举升工艺开发

2.1 等壁厚定子螺杆泵举升工艺

影响设备的使用性能和寿命的重要零件是螺杆泵定子。由于螺杆泵定子的橡胶衬套的厚薄不同，所以在工作时的溶胀、温胀也会有所差异。由于橡胶最厚的地方也是产生热量的最主要部分，而造成橡胶衬套形线尺寸不精准，降低了定转子的啮合作用，最终导致泵的使用寿命减少，增加了投入成本，降低了工作效率。通过对定子橡胶衬套的厚度进行调整，将其设计成厚度均匀即等壁厚定子螺杆泵。另外增强橡胶衬套形线的精准度，保证泵能够高效地工作。等壁厚定子的使用不仅能延长泵的使用寿命，还能提高大庆油田的经济收益。自采用等壁厚定子以来，已表现出不错的应用效果。

2.2 地面直驱螺杆泵举升工艺

防反转机构安全性能不好、驱动系统传动效率低下等，是普通螺杆泵普遍存在的问题。为此，大庆油田研制了低速大扭矩高效永磁同步电机。相较于普通的驱动方式，该设备更易于操作，节能效果更加突出，且运转更加平稳。改造后的螺杆泵比改造前节电17%，螺杆泵明显优于改造前。

2.3 全平衡抽油机举升配套工艺

新型全平衡抽油机是针对每天约5 m3低产低效油井研制的。改进后的抽油机可以通过改变其运动方式对泵的工作速度进行调控。此外，可以通过精确平衡的手段对其平衡状态进行调整和改善。同时，外转子直驱电机的采用对整个系统的工作效率有较大提升，有效降低了开采成本。目前大庆油田已经对2口井进行测验，测验发现，抽油机的工作效率能提高10%以上。

2.4 潜油柱塞泵水平井举升工艺

鉴于大庆油田下泵深度较深、外围低产低渗透的现状，相关技术人员研发了往复式潜油柱塞泵举升工艺。它是以直线往复潜油电机为核心，通过电机驱动抽油泵运动。潜油柱塞泵水平井举升工艺可有效实现小排量井高效举升，能最大限度地满足生产需要。目前潜油柱塞泵水平井举升工艺，已应用在大庆油田采油七厂、八厂、九厂等外围油田。应用效果好，未发现其他问题。

2.5 机采系统自动控制技术

机采系统自动控制技术对油田开采十分重要，目前大庆油田使用的自动控制技术是伺服拖动系统。该伺服拖动系统是一个通过调整被控对象的位移情况，使被控对象能自动连续的根据指令完成相关工作的闭环控制系统。自动控制技术具有自适应调整功能，在一定程度上能实现采油的远程控制，并能节省能源。

3 结语

大庆油田通过试验和对试验结果进行不断总结，研制开发了很多节能举升的工艺，并获得良好效果。这说明，自主创新对于油田机械采油工艺技术改进十分重要。同时，相关部门或单位应加大科学技术方面的投入力度，不断对机械采油工艺技术进行完善和改进，保证工作能够顺利高效地开展。在贯彻实施国家节能减排政策的同时，建设起低碳经济和绿色油田来。