合理優化參數提高抽油機井系統效率

馮磊（大慶油田有限責任公司第三采油廠第五油礦）

2011年，采油三廠五礦抽油機井的平均系統效率為30.06%，其中系統效率小于25%的井有405口，占測試井數的37.4%，能源浪費現象較為嚴重。為了油田的可持續發展，降低材料消耗，節約能源，2012年五礦在保證原油產量的情況下，通過系統運用現代化管理方法，加大對抽油機節能措施的應用，取得了明顯效果。

1 系統效率影響因素分析

影響抽油機系統效率的因素較多，直接的因素有動液面深度、產液量、油壓和套壓等，因此要提高單井的系統效率，必須要找到產量與沉沒度的最佳結合點，進而合理匹配生產參數，降低能耗[1]。

1.1 設備損耗對系統效率的影響

深井泵裝置中電動機負荷的變化十分劇烈而頻繁。在抽油機的每一沖程中，電動機的輸出功率都將出現瞬時功率極大值和瞬時功率極小值，其瞬時功率極大值可能超過額定功率，而極小值可能出現負功率，特別是在抽油機平衡不良時，損耗必然增大。由此可見，電動機損耗對系統效率影響很大。

其他部分的損失包括帶傳功部分、減速箱、四連桿、盤根盒、抽油桿、抽油泵，以及管柱部分的損失。

機械設備的能耗損失是客觀存在的，對抽油機系統效率必然造成影響。為了減少這部分損失，可以對不平衡的井進行調平衡，以減少電動機部分的能耗損失。但其他部分的能耗損失，可做的工作很少。

1.2 流壓對系統效率的影響

有效功率主要受有效揚程與產液量的影響。一般來講，無論什么機型以及抽汲參數，隨著有效揚程的增加，系統效率增加，但它們并非線性關系，隨著有效揚程的增加，系統效率增加的趨勢逐漸變緩，直至達到最大。這是因為，當下泵深度一定時，隨著揚程的增加，而抽油泵的沉沒度變小，導致抽油泵的排量系數下降，使抽油泵產量減少，進而影響系統效率的提高。因此，要提高系統效率，必須保持合理的沉沒度，即要有一個合理的流壓。

1.3 其他方面影響

地層能量下降造成油井供液嚴重不足，能耗增大，系統效率降低。

泵況方面，由于抽油泵緩慢漏失或油管輕微漏失，致使產油量差值小而不能夠及時檢泵，這部分井液量下降，系統效率降低。

另外，抽油機井電動機功率匹配不合理的現象依然嚴重，主要原因是由于機采設備是按照滿足油井的長期需要配置的，部分井在投產初期安裝的機型和裝機功率偏大，造成能耗偏高。

2 提高抽油機井系統效率

2.1 合理優化參數

要提高油井的系統效率，必須找到產量與沉沒度的最佳結合點，進而合理匹配生產參數[2]。根據單井生產情況，在保證油井最佳產能的前提下，確定合理的沉沒度，對部分井進行了參數優化。2012年上半年，對參數偏大區及負荷超載區的井，采取了下調參數的優化措施，共下調沖程40口井，下調沖速104口井；對供液能力強的井，通過調大抽汲參數，使抽油機井的抽汲工況得到了很大改善，共上調沖速29口井，換大泵12口井。2012年上半年測試系統效率為30.36%，與2011年相比上升了0.2個百分點。下調參數措施效果對比見表1、表2。

表1 40口下調沖程井效果對比

表2 104口下調沖速井效果對比

在這部分井中，為了改善抽油機系統效率，根據動態控制圖，不僅對偏大區及負荷超載區的井進行參數下調，使之在進入合理區的同時提高系統效率，并且對合理區中系統效率較低的井，進一步優化參數，達到了提高系統效率、節能降耗的目的，詳見表3。

表3 2口合理區井優化參數效果對比

對供液能力強的井，通過調大抽汲參數，使抽油機井的抽汲工況得到了很大改善。這些井都是供液能力充足，由于參數過小導致沉沒度高，產量與沉沒度匹配不合理，通過調大參數，降低了沉沒度，從而增加了有效揚程，使系統效率分別由28.65%和29.65%上升到30.96%和33.16%，并且調后有10口井由參數偏小區進入了合理區。

2.2 變頻器的應用

對比換輪調參數與變頻調參數發現，通過更換皮帶輪調參需要至少3人協同工作，部分皮帶輪使用時間過長，無法從電動機上卸下，還需氣焊配合割輪，容易損壞電動機軸。外委加工皮帶輪耗時、耗費資金且不易重復利用，利舊率不高。一般換輪調沖速需要加工3～4天，安裝1～2天，加工費用約1000元，維修班安裝費用100元，共需4～6天，耗資1100元才能調整參數一次。

通過變頻調參裝置調參，只需要采油工上井旋動參數調節旋鈕，在安排調參當天即可方便快捷調參，除去變頻調參系統費用，無任何附加費用，且工作量低，調節簡便。因此，變頻器在優化參數方面優勢明顯。

采油三廠五礦共有抽油機井688口，其中變頻的292口，占全礦抽油機井的42.44%，2012年共計安裝了87口抽油機井變頻器，采用變頻控制系統后，可以根據負載大小調整電動機端電壓頻率，精確匹配供給電動機功率。當抽油機下行時，供給的功率相應較小，當抽油機上行時，供給的功率相應較大，使之盡量與所需實際功率相匹配，減少了多余的勵磁電流，進而減少了電動機的銅損和鐵損，避免了由于輕載引起的電動機效率下降問題，使電動機始終運行在最佳狀態，從而有效地節約電能。應用后平均單井日節電62.88kWh，節電率可達到16.50%，87口井年節電規模可達到199.68× 104kWh。

3 結論和認識

1）抽油機井系統效率測試工作是開展節能實驗和新技術推廣的根本保障，因此，要加強抽油機井的能耗測試工作，開發完善能耗測試儀器，保證測試效果。

2）優化抽汲參數，保持合理沉沒度，是提高抽油機井系統效率最簡潔的途徑。

3）對低液面井采用下調沖程、沖速、檢換小泵等措施，對供液能力特別差的井采用間歇抽油或使用超低沖速技術，使油井恢復到合理沉沒度，提高抽油機井運行效率。

4）合理匹配沖程、沖速，盡可能保證油井在長沖程、慢沖速下運行，減少交變載荷，力求桿柱受力最小。對在動態控制圖中屬合理區內但系統效率低的井，應進一步進行參數優化。

5）對抽油機井的平衡進行動態跟蹤，及時調整，確保油井長期在平衡狀態下運行。

[1]范光新,李凱凱.合理沉沒度與機采系統效率[J].勝利油田職工大學報,2008(1):45-46.

[2]郭宏亮.提高抽油機井系統效率的有效途徑[J].油氣田地面工程,2008(12):38-39.