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摘 要：随着油井开采深度的不断加深，油层的压力会慢慢变小，油井的动液面也会不断下降，使得自喷能量慢慢消失，最终影响到油井的正常生产。所以，为能充分采掘到深井的石油，就必须配套相关的深井采油工艺技术。本文主要以有杆泵采油工艺、有杆泵-电潜泵接替举升工艺及深井采油配套工具三个方面为切入口，阐述了这些配套工艺的设计和应用，为实现开采深井石油，提供了更加有效的手段。
关键词：采油工艺 深井采油 深抽工艺
一、有杆泵采油工艺优化设计
有杆泵采油是石油开采作业中重要的人工举升方式之一，但是随着油井深度的加深，深井泵排量与地层供液能力不匹配，使得有杆泵采油系统的采油效率降低。因此，我们需要对杆柱、抽汲参数等进行改造、优化和升级。
1.抽油杆柱强度设计准则。在对抽油杆柱的强度进行改造优化的时候，需要遵循“尽量使杆轻量化”和“等应力幅强度”的设计准则。前者是指在进行杆柱设计的时候，除顶级杆外，其余各级杆柱的强度应力都要求跟许用强度一样，通过这样的设计方式可以令到设计出来的杆柱组合尽量轻量化；后者是指最大应力和最大最小应力差值对抽油杆的影响，等应力幅准则综合考虑这个因素的影响，可以使杆柱的设计更加安全合理。
2.抽油杆实现优化设计的方法。首先是在充分考虑抽油杆柱的弹性振动影响基础上，计算出光杆的最大载荷和最小载荷，计算的方法一般采用悬点负荷计算方法；其次是采用数值法设计抽油杆柱，其设计过程一般是：确定抽油杆的抗拉强度和级别，设计抽油杆每一节的长度，每一节加起来的总长度以油井泵所要下到的深度为准；根据悬点法求出最大载荷和最小载荷，求出抽油杆最上一节的实际使用时的系数，并以此作为每一级抽油杆的实际使用系数；基于每级抽油杆的最小应力，求出每级抽油杆的设计长度；最后，对比每级抽油杆前后的长度是否有较大的误差，如果出现较大误差，则需要重新计算新长度，一直到假设长度与重新计算出来的长度小于给定误差并保证总的长度要跟泵挂的深度一样。
3.选择深抽井的材质和级别。用于比较深度比较深的油井，应该选用高强度的抽油杆，一般是选用H级或D级的，腐蚀性的油井则一般选用玻璃钢抽油杆。D级别的抽油杆，它的抗拉强度一般在794-965MPA之间，通过多级组合可以达到一定深度的油井，但要注意抽油杆的组合直径要保持不要太大，太大将会增加抽油机悬点的载荷和能耗。H级别的抽油杆一般是为适应对高粘高凝原油油井的开采而产生的，它主要使用的长冲程大泵体液和深抽强采技术，这类抽油杆一般属于超高标准的抽油杆。
4.选择型号合适的抽油机。在计算光杆的最大载荷和最小载荷的时候我们不但考虑了泵的下井深度，而且也考虑了抽油杆的动力学原理，即是不仅考虑几何和系统惯性，也要考虑动力因素。所以，在选择抽油机的时候要普通曲柄平衡和空气平衡类的抽油机，即要选用平衡轴承直接位于齿轮减速箱曲柄轴的上方那种。
二、有杆泵-电潜泵接替举升系统优化设计
采用有杆泵和电潜泵来设计接替举升系统，这种系统所采用的是联合使用两种举升方式，实现对深井进行采油作业，它的主要构件有有杆泵、电潜泵和储能器，设计的时候要合理利用两者的效率。
1.设计高强度的井下管柱。对于普通的油井，只需采用一级油管就可以满足设计需求了。但是，对于深井来说，深度超过一定程度，一级油管的强度就满足不了需求，这种情况下，就必须对油管的设计进行重新组合优化，使油管的强度能满足正常的采油作业。
2.优化储能器。储能器是有杆泵-电潜泵接替举升系统的重要组成部分，首先它可以引导油流从电潜泵系统流入到有杆泵系统，在两系统间起连接作用；其次，有杆泵在上冲程的时候吸收液体，下冲程的时候排出液体，而电潜泵是连续排液系统，因此在下冲程的时候就需要用到储能器在设备做下冲程的时候将液体储存起来；最后，储能器可以起调节作用，基于电潜泵和有杆泵的特性，在下冲程的时候固定阀会关闭使得电潜泵处于憋压状态，长期以往就会影响使用寿命，因此，储存器要能够将电潜泵连续排出的液体储存起来，减小两泵承受的压力，改善泵的工作压力。
三、深抽井配套工具优化改造
目前，我国使用于深油井的配套工具主要由深抽泵、抽油杆减震器、油管锚定器和减载器等工具。
1.深抽泵。在深油井里，普通的抽油泵在泵压、泵挂和泵效方面都满足不了开采的需求，所以需要配用深抽泵，这种深油泵使用的是双工作筒管式，该种泵筒壁有双层，比较厚；抽油泵的阀球采用的是硬质合金，能承受45MPA的压力，允许最大泵挂能达到4500米，间隙是II级。这种深抽泵可以避免出现液柱压力过大出现胀泵的情况，即使是连续长时间的工作也不会因为劳损而产生破坏；同时，也可以减少由于液柱受到的负荷过大而引起的泵与泵之间摩擦时产生的原油漏失量。
2.减震器和减载器。使用深抽油杆减震器可以缓解冲击载荷的力度和频率，降低抽油杆断脱事故的发生概率。减载活塞的上下断面分别受到油套不同压力系统的作用，并会形成一个压力差，这个压力差会产生一个作用力，这个作用力最终会对减载活塞的下端面产生压力作用，使得它产生一个向上的举升力，这个力能达到减轻抽油机驴头悬点载荷的目的。减载器的安装位置一般在泵挂的二分之一处，位于动液面以上。
3.锚定器。随着油井深度的加深，管柱和杆柱也要适当的加长，与此同时，油管油杆会受到来自多个方面的力，受力情况也变得更加复杂。这个时候，通过使用锚定器可以将油管的下端固定住，使得油管只受到拉力的作用，从而可以达到防止油管变形、减少冲程损失的目的。另外一个原因是，随着泵挂深度加大，抽油杆及油管冲程的能耗损失比较大，冲程的效能也没能得到完全发挥，因此需要用到锚定器。
4.低磨阻接箍及其他工具。在深井采油作业中，抽油杆和油管摩擦力会变得比较大，产生严重的摩擦损耗，这时候就需要采用比普通接箍材料强度更高、韧性更好的接箍材料，然后对材料再施加一种特殊的工艺处理，使在其表面形成一层耐腐蚀层，这种耐腐蚀层具有强度更高、硬度更高、磨阻更低的特点，可以使得表面的摩擦力变小，强度也会大幅提高，从而达到减轻抽油杆和油管的磨擦损耗，延长使用的寿命。最后，为提升深井配套工艺设计的应用效果，还需要根据实际的使用需求，合理使用扶正器、泄油器、防脱器、刮蜡器和管杆旋转技术等，通过使用这些器具，可以有效提升深井抽油杆的性能并防止断脱。
四、结束语
综上所述，开采油田深度的加深，开采的难度也会越来越高，对开采的配套设备工艺也会提出更高的要求。所以，为保障深井开采的产油量，就必须对配套设备和工艺进行优化设计，采用高强度深抽泵、接替举升系统以及各种配套工具，为合理开发深度油井提供有效的工艺。
参考文献
[1]张怀光.侧钻井完井采油配套工艺技术探讨[J].中国化工贸易，2013（4）：45
[2]张立民.浅层油藏水平井采油配套技术[J].石油工程建设，2010（31）：26
[3]郭广文.水平井采油工艺现状分析与发展趋势研究[J].中国石油和化工标准与质量，2011（9）：54
作者简介：王刚（1977～），男，辽宁铁岭人，硕士，工程师，主要研究方向为油田采油方案、采油工艺及采油机械等。
关键词：采油工艺 深井采油 深抽工艺
一、有杆泵采油工艺优化设计
有杆泵采油是石油开采作业中重要的人工举升方式之一，但是随着油井深度的加深，深井泵排量与地层供液能力不匹配，使得有杆泵采油系统的采油效率降低。因此，我们需要对杆柱、抽汲参数等进行改造、优化和升级。
1.抽油杆柱强度设计准则。在对抽油杆柱的强度进行改造优化的时候，需要遵循“尽量使杆轻量化”和“等应力幅强度”的设计准则。前者是指在进行杆柱设计的时候，除顶级杆外，其余各级杆柱的强度应力都要求跟许用强度一样，通过这样的设计方式可以令到设计出来的杆柱组合尽量轻量化；后者是指最大应力和最大最小应力差值对抽油杆的影响，等应力幅准则综合考虑这个因素的影响，可以使杆柱的设计更加安全合理。
2.抽油杆实现优化设计的方法。首先是在充分考虑抽油杆柱的弹性振动影响基础上，计算出光杆的最大载荷和最小载荷，计算的方法一般采用悬点负荷计算方法；其次是采用数值法设计抽油杆柱，其设计过程一般是：确定抽油杆的抗拉强度和级别，设计抽油杆每一节的长度，每一节加起来的总长度以油井泵所要下到的深度为准；根据悬点法求出最大载荷和最小载荷，求出抽油杆最上一节的实际使用时的系数，并以此作为每一级抽油杆的实际使用系数；基于每级抽油杆的最小应力，求出每级抽油杆的设计长度；最后，对比每级抽油杆前后的长度是否有较大的误差，如果出现较大误差，则需要重新计算新长度，一直到假设长度与重新计算出来的长度小于给定误差并保证总的长度要跟泵挂的深度一样。
3.选择深抽井的材质和级别。用于比较深度比较深的油井，应该选用高强度的抽油杆，一般是选用H级或D级的，腐蚀性的油井则一般选用玻璃钢抽油杆。D级别的抽油杆，它的抗拉强度一般在794-965MPA之间，通过多级组合可以达到一定深度的油井，但要注意抽油杆的组合直径要保持不要太大，太大将会增加抽油机悬点的载荷和能耗。H级别的抽油杆一般是为适应对高粘高凝原油油井的开采而产生的，它主要使用的长冲程大泵体液和深抽强采技术，这类抽油杆一般属于超高标准的抽油杆。
4.选择型号合适的抽油机。在计算光杆的最大载荷和最小载荷的时候我们不但考虑了泵的下井深度，而且也考虑了抽油杆的动力学原理，即是不仅考虑几何和系统惯性，也要考虑动力因素。所以，在选择抽油机的时候要普通曲柄平衡和空气平衡类的抽油机，即要选用平衡轴承直接位于齿轮减速箱曲柄轴的上方那种。
二、有杆泵-电潜泵接替举升系统优化设计
采用有杆泵和电潜泵来设计接替举升系统，这种系统所采用的是联合使用两种举升方式，实现对深井进行采油作业，它的主要构件有有杆泵、电潜泵和储能器，设计的时候要合理利用两者的效率。
1.设计高强度的井下管柱。对于普通的油井，只需采用一级油管就可以满足设计需求了。但是，对于深井来说，深度超过一定程度，一级油管的强度就满足不了需求，这种情况下，就必须对油管的设计进行重新组合优化，使油管的强度能满足正常的采油作业。
2.优化储能器。储能器是有杆泵-电潜泵接替举升系统的重要组成部分，首先它可以引导油流从电潜泵系统流入到有杆泵系统，在两系统间起连接作用；其次，有杆泵在上冲程的时候吸收液体，下冲程的时候排出液体，而电潜泵是连续排液系统，因此在下冲程的时候就需要用到储能器在设备做下冲程的时候将液体储存起来；最后，储能器可以起调节作用，基于电潜泵和有杆泵的特性，在下冲程的时候固定阀会关闭使得电潜泵处于憋压状态，长期以往就会影响使用寿命，因此，储存器要能够将电潜泵连续排出的液体储存起来，减小两泵承受的压力，改善泵的工作压力。
三、深抽井配套工具优化改造
目前，我国使用于深油井的配套工具主要由深抽泵、抽油杆减震器、油管锚定器和减载器等工具。
1.深抽泵。在深油井里，普通的抽油泵在泵压、泵挂和泵效方面都满足不了开采的需求，所以需要配用深抽泵，这种深油泵使用的是双工作筒管式，该种泵筒壁有双层，比较厚；抽油泵的阀球采用的是硬质合金，能承受45MPA的压力，允许最大泵挂能达到4500米，间隙是II级。这种深抽泵可以避免出现液柱压力过大出现胀泵的情况，即使是连续长时间的工作也不会因为劳损而产生破坏；同时，也可以减少由于液柱受到的负荷过大而引起的泵与泵之间摩擦时产生的原油漏失量。
2.减震器和减载器。使用深抽油杆减震器可以缓解冲击载荷的力度和频率，降低抽油杆断脱事故的发生概率。减载活塞的上下断面分别受到油套不同压力系统的作用，并会形成一个压力差，这个压力差会产生一个作用力，这个作用力最终会对减载活塞的下端面产生压力作用，使得它产生一个向上的举升力，这个力能达到减轻抽油机驴头悬点载荷的目的。减载器的安装位置一般在泵挂的二分之一处，位于动液面以上。
3.锚定器。随着油井深度的加深，管柱和杆柱也要适当的加长，与此同时，油管油杆会受到来自多个方面的力，受力情况也变得更加复杂。这个时候，通过使用锚定器可以将油管的下端固定住，使得油管只受到拉力的作用，从而可以达到防止油管变形、减少冲程损失的目的。另外一个原因是，随着泵挂深度加大，抽油杆及油管冲程的能耗损失比较大，冲程的效能也没能得到完全发挥，因此需要用到锚定器。
4.低磨阻接箍及其他工具。在深井采油作业中，抽油杆和油管摩擦力会变得比较大，产生严重的摩擦损耗，这时候就需要采用比普通接箍材料强度更高、韧性更好的接箍材料，然后对材料再施加一种特殊的工艺处理，使在其表面形成一层耐腐蚀层，这种耐腐蚀层具有强度更高、硬度更高、磨阻更低的特点，可以使得表面的摩擦力变小，强度也会大幅提高，从而达到减轻抽油杆和油管的磨擦损耗，延长使用的寿命。最后，为提升深井配套工艺设计的应用效果，还需要根据实际的使用需求，合理使用扶正器、泄油器、防脱器、刮蜡器和管杆旋转技术等，通过使用这些器具，可以有效提升深井抽油杆的性能并防止断脱。
四、结束语
综上所述，开采油田深度的加深，开采的难度也会越来越高，对开采的配套设备工艺也会提出更高的要求。所以，为保障深井开采的产油量，就必须对配套设备和工艺进行优化设计，采用高强度深抽泵、接替举升系统以及各种配套工具，为合理开发深度油井提供有效的工艺。
参考文献
[1]张怀光.侧钻井完井采油配套工艺技术探讨[J].中国化工贸易，2013（4）：45
[2]张立民.浅层油藏水平井采油配套技术[J].石油工程建设，2010（31）：26
[3]郭广文.水平井采油工艺现状分析与发展趋势研究[J].中国石油和化工标准与质量，2011（9）：54
作者简介：王刚（1977～），男，辽宁铁岭人，硕士，工程师，主要研究方向为油田采油方案、采油工艺及采油机械等。