通過優化管理提高抽油機井系統效率

呂英凱呂文凱周貴軍

（1.大慶油田有限責任公司華誼井下作業公司；2.大慶油田有限責任公司第一采油廠）

通過優化管理提高抽油機井系統效率

呂英凱1呂文凱2周貴軍2

（1.大慶油田有限責任公司華誼井下作業公司；2.大慶油田有限責任公司第一采油廠）

抽油機是人工舉升的主要方式，其在生產運行中要消耗大量的電能。采取有效的節能措施，提高抽油機系統效率，可使投入產出比增加，獲得更高的經濟效益。通過對抽油機井系統效率影響因素分析，采取了參數優化、平衡調整、皮帶調整等降能耗措施，提高了抽油機系統效率。

抽油機 系統效率 參數優化 節能措施

有桿泵抽油系統的目的是將地面的電能轉化為井下液體的能量，使井下液體流到地面。整個系統工作時，就是一個能量不斷傳遞和轉化的過程，每一次能量的傳遞和轉化都存在著能量的損失，抽油機井從地面設備供入系統的能量扣除系統的各種損失以后，就是系統所給液體的有效能量，這一將液體舉升到地面的有效做功能量與系統輸入能量之比值，稱為抽油機井的系統效率。降低每一傳遞過程中的能量損失，也就提高了系統效率。

1 影響抽油機系統效率的主要因素

系統效率是衡量抽油機井能耗的重要指標，系統其他參數還包括日產液量、動液面深度、油壓、套 壓 和 耗 電 量 （電 流 、 電 壓 、 有 效 功 率）等[1]。

抽油機系統效率受多方面因素的影響，包括地面系統和井下系統兩部分，地面系統包括抽油機、電動機、沖程、沖速、平衡度、皮帶、減速箱、四連桿、井口油壓、套壓、盤根的影響，井下系統包括管、桿（直徑、長度）、泵深、沉沒度、摩阻、抽油泵、原油黏度、氣體、結蠟、地層供液的影響。

1.1抽油機的影響

在技術上常規型抽油機能耗高于節能抽油機，對能耗高的常規抽油機進行技術改造，是降低抽油機能耗的一個重要方法。在管理上加強抽油機的維護保養工作，抽油機狀況越好，能耗將越低，系統效率越高。

1.2電動機的影響

受抽油機工作性質的影響，電動機負荷變化極大，油井產能的不同，油田中電動機功率不同。當電動機在額定負荷或額定負荷附近運行，則電動機屬于節能經濟運行。但多數抽油機（尤其是常規游梁式抽油機）在工作過程中，為滿足啟動或最大功率點的要求，其電動機的平均輸出功率與輸出功率之 比 通 常 為 0.3～0.4， 有 的 更 低 。 因 此 在 大 多 數 時間里電動機處于輕載運行，即所謂“大馬拉小車”的情況，其效率因數都很低，這就造成較大的能量損失。合理匹配電動機可以很好地提高系統效率。目前現場應用的高轉差電動機、永磁電動機、雙功率電動機等節能電動機節電效果都較好。

1.3油層供液能力與抽油參數的影響

根據油層供液能力選擇合理的抽汲參數，保證油井在合理舉升高度、高產量下生產，系統效率較高。如果出現供大于采時，導致產液量相對偏低、舉升高度相對偏小，系統效率較低；當采大于供時，盡管有較高的產液量，一但出現供液不足時，產量偏低，舉升高度大，能耗損失大，系統效率也會較低。

1.4泵況的影響

泵況的好壞決定了油井產量和舉升高度。抽汲參數合理情況下，泵況好，產量高，舉升高度合理，系統效率高。

1.5原油物性的影響

原油組分中，如果重質含量（膠質、瀝青質和蠟質）越高，舉升液體過程中需要克服的摩擦阻力越大，電動機所消耗的能量也就越大。在相同條件下，這種井的系統效率相對較低。

2 日常管理對抽油機井系統效率的影響

提高抽油機井系統效率從硬件上來說，可以投入節能設備，如節能抽油機、節能電動機、節能電控箱等。在此我們只談在不投入節能設備的情況下，在現有設備生產情況下通過加強日常管理提高抽油機井系統效率，降低能耗。

2.1加強抽油機維護保養

2.1.1 加強“五率”管理工作

抽油機“五率”是指緊固、潤滑、對中、平衡、水平。加強抽油機各連接部位的緊固，各運動部位的潤滑，井口對中，抽油機水平達到要求，可以減少能耗損失，對提高系統效率有好處。特別是平衡率狀況對系統效率有一定的影響，平衡狀況好（平衡率 85%～100%），電動機負載均勻，減少能耗損失，系統效率高。1—7月共調平衡 221井次，對比 153 井 次 ， 在 產 量 和 舉 升 高 度 基 本 不 變 的 情 況下 ， 調 平 衡 前 后 對 比 平 均 有 功 功 率 下 降 0.72kWh，系 統 效 率 提 高 1.34 個 百 分 點 ， 噸 液 百 米 耗 電 下 降0.13kWh，詳見 表1。

表1 平衡調整能耗效果對比

2.1.2 合理調整盤根皮帶松緊度

目前抽油機均使用窄V聯組帶，這種帶傳動動力大，摩擦損失小，滑差率小，丟轉少，傳動效率最高達 98%，并且帶輪直徑和寬度都明顯減小。經現場實測，使用這種傳動帶比使用普通三角帶平均可 節 電 2.5%。加強傳 動 皮 帶 的 日常檢查 ， 保 證 皮 帶張緊度適中，及時調整和更換影響傳動的皮帶，以提高皮帶的傳動效率。6口井皮帶松緊度試驗結果見表2。

從皮帶能耗變化試驗數據上看，由緊到松變化有 功 也 是 下 降 的 ， 最 緊 到 最 松 有 功 平 均 相 差 0.67 kW，有功功率最低點不在最松處。

在抽油機井皮帶最松與最緊之間有最佳功率值 ， 現 場可以 在 最 松 的 情 況 下再 緊 0.6～1.2cm， 能夠達到能耗最低。

表2 皮帶松緊平均能耗變化試驗數據

盤根盒部分的損失主要是摩擦損失，該項損失與抽油機的安裝情況、光桿的表面加工質量、盤根的松緊和密封材料有密切關系。光桿和盤根一定的條件下，合理調整盤根的松緊度能減小摩擦力和功率損耗，提高系統效率。10口井的試驗效果見表3。

表3 盤根松緊平均能耗變化試驗數據

從電流變化情況看，調整盤根松緊對電流的影響不大，隨著盤根由松到緊或由緊到松試驗可看出，最松到最緊上下電流均上升1～2A。

從有功功率上看，隨著盤根由松到緊變化有功功 率 是 上 升 的 ， 最 松 到 最 緊 有 功 功 率 平 均 上 升 0.52 kW ， 上 升 3.7 個 百 分 點 ， 平 均 日 節 電 12.48kWh。

2.2合理匹配電動機

電動機匹配是否合理直接影響系統效率。對電動 機 利 用 率 低 于 30%井 以 下 的 18口 井 進 行 了 對 比 ，裝 機 功 率 由 47.5kW 下 降 到 31.5kW， 下 降 了 16 kW； 有 功 功 率 由 11.2kW 下 降 到 9.07kW， 下 降 了2.13kW； 平 均 系 統 效 率 由 34.69% 上 升 到 35.48% ，上 升 了 0.79 個 百 分 點 ； 平 均 噸 液 百 米 耗 電 下 降 了0.04kWh， 日 節電 51.2kWh。

2.3優化抽油機工作參數

在參數調整上，抽油機井遵循長沖程、慢沖速的原則，以地質開發需要為前提，每月根據油井變化情況及時協調好注采關系，合理調整工作參數。在滿足現有技術裝備（抽油機與電動機）工作能力以及滿足油井配產要求的前提下，合理選擇抽汲參數（沖程、沖速、泵徑）、下泵深度與抽油桿柱尺寸，以達到能耗小、效率高的目的。

表4 抽汲參數下調能耗效果對比

對油層供液能力差的井實施換小泵、下調參和間抽的模式。對供液能力強的井實施換大泵、上調參的模式。抽油機采油系統抽汲參數的優化設計就是通過合理優化機采井參數，確保機、桿泵平穩運行，抽汲參數合理，提高運行效率，降低能耗。由于抽油機井上調參、換大泵后產量上升，有功功率消耗大，在此只分析抽汲參數下調井能耗變化情況。

2012 年 1—8月 份 泵 徑 大 換 小 11 口 井 ， 在 7 口井前后日產液、舉升高度基本不變的情況下，有功功 率 下 降 1.75kW， 系 統 效 率 提 高 了 5.36 個 百 分點 。 下 調 沖 程 11 口 井 ， 對 比 10口 井 ， 在 前 后 日 產液、舉升高度變化不大的情況下，有功功率下降1.65kW ， 系 統 效 率 提 高 了 2.31 個 百 分 點 。 下 調 沖速 53 口 井 ， 對 比 47 口 井 ， 在 前 后 日 產 液 、 舉 升 高度 變 化 不 大的 情 況 下 ， 有 功 功 率下 降 3.9kW， 系 統效 率 提 高了 1.7 個 百 分點 （表4）。

2.4加強泵況管理，降低無效耗能

泵況管理做到“三及時”，即及時發現、及時匯報、及時處理和出措施方案，保證異常井及時得到恢復，降低無效耗能。對于斷脫井經證實處理無效后，停機待處理，正常后方可啟機，減少不必要的能耗。

3 結論

1）注 重 日常管 理 及保養 工 作； 定 期檢查 傳 動裝置，傳動皮帶要松緊適中，隨時處理減速箱漏油，定期更換減速箱內機油，以減少地面傳動部分的能耗。

2）及時調 整 抽油機 的平衡 ， 保持抽 油 機合 適的平衡度。

3）經 常 調 整 皮 帶 、 光 桿 盤 根 盒 使 其 松 緊 適度；定期調整設備，使懸繩器、光桿與井口對中，減少光桿與盤根和抽油桿與油管的摩擦耗能。

4）根據井 況 的變化 ，及時 優 選抽汲 參 數， 確保抽油機采油系統工作在最優抽汲參數下。

5）找 到 主 要 影 響 因 素 后 ， 根 據 現 場 實 際 情況，制定可行性的優化設計方案，必須具有可操作性。

6）加強管理，保證抽油機泵況良好。

7）對于油 氣 比高的 油井應 采 取適當 加 大泵 的沉沒度，加裝油氣分離器和定期放套管氣等措施，以提高泵的充滿系數。

[1]胡博仲,周繼德,徐國興.有桿泵井參數優選和診斷技術[M].北京:石油工業出版社,1999.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.012.018

2013-03-07）

呂英凱，1995年畢業于大慶石油學院 （石油工程專業），從事工藝技術管理工作，E-mail：Luyingkai@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田有限責任公司華誼井下作業公司，163162。