采油系統效率制約因素分析

王 穎

（遼河油田 遼興油氣開發公司，遼寧 盤錦 124011）

1 遼河油田機采系統效率現狀

選擇幾個有代表性的單位，開展了機采系統效率的普測工作。共測試3980口井，占當年抽油機開井數的60%。單井平均日耗電為196.5kW·h，平均單井系統效率19.34%。其理論最大目標值為40.4%，相比還有20.96%的潛力，即使與國內其它油田相比（大慶31.08%、河南30%、中原27.38%、勝利27.23%、玉門25%、大港23.6%），也存在較大差距。

2 主要制約因素分析

2.1 設備老化，系統阻力過大

遼河油田抽油機新度系數僅0.24，由于抽油機服役年限長，機械性能變差，運行部件不靈活或磨損，造成系統阻力過大，抽油機地面傳動系統的效率損失增大，進而降低地面效率和整體系統效率。同時，由于常規游梁式抽油機本身的結構性，決定了其平衡效果差，曲柄凈扭矩脈動大，存在負扭矩、載荷率低、工作效率低和能耗大等缺點。

2.2 抽汲參數有待進一步優化設計

抽汲參數（沖次N、沖程S、泵徑D以及抽油桿尺寸）對有桿抽油效率影響較大。在油井產量要求一定的情況下，不同抽汲參數，抽油機的系統效率可相差5個百分點以上。

2.2.1 沖程

對于沖程，它的增減與理論排量的增減成正比關系，亦與桿柱慣性力增減成正比關系，但沖程對懸點載荷和交變載荷的影響相對最小，另外沖程長則沖程損失變小。綜合這兩個因素，應用長沖程成為一種趨向，因此應首先考慮使用抽油機具有的最大沖程。據統計，目前在用抽油機開井10500口，其中實際沖程低于抽油機最大沖程的抽油機井約占31.3%，造成抽油機資源的浪費，也是抽汲參數調整潛力之一。

2.2.2 沖次

對于沖次，桿柱慣性力的增值與沖次的平方成正比，沖次對懸點載荷的影響比沖程的影響大很多，同時當沖次高到某一程度時對扭矩的影響也會超過沖程，所以沖次不宜過高。尤其對于稠油井，由于大多數產量較低，如選擇較小泵徑的抽油泵，則易造成桿柱下行滯后、凡爾球下落滯后等不利因素，因此應相對放大泵徑、縮小沖次；同時對于供液不足井也應適當降低沖次。目前為了滿足生產需要，部分油田在抽油機所配備的最低沖次檔次基礎上應用各種方法再降低沖次。隨著沖次的降低，對節能和延長抽油桿柱壽命具有積極的作用。

2.2.3 泵徑

在滿足油井產量的情況下，較大抽油泵徑配以合理的沖程、沖次，可以使能耗最低，即系統效率最高。其原因是大直徑泵可以在較低抽汲速度下得到所要求的產液量，從而使水力損失和摩擦損失減小，因此可得到較高的系統效率。但是大直徑抽油泵的使用，往往要受到套管尺寸、油管尺寸以及抽油桿強度的限制，因此存在一個經濟合理范圍問題。目前應用提高系統效率優化設計軟件解決這個問題。盡管井下效率的挖掘潛力較大，但由于需綜合考慮產量、作業成本等多種因素，需要認真分析，對癥下藥。

2.3 抽油機系統的動平衡尚需優化

抽油機的平衡度、驢頭與井口的對中情況、傳動皮帶的張緊程度等等都會影響有桿泵抽油系統效率。尤其是游梁式抽油機的平衡率對抽油機井的系統效率影響較大，平衡差的油井能耗大，系統效率低，同時直接影響抽油機連桿機構、減速箱和電機的效率與壽命，對抽油桿的工作狀況也影響很大。

目前在抽油機管理中，通常用于判斷平衡與否的一個常規標準是平衡率，即抽油機上行最大電流與下行最大電流之比。游梁式抽油機的平衡率對抽油機井的系統效率影響較大，平衡差的油井能耗大，系統效率低，同時直接影響抽油機連桿機構、減速箱和電機的效率與壽命，對抽油桿的工作狀況也影響很大。

2.4 平衡方法探討

因電流曲線易獲取，現場主要采用電流法調平衡。但電流平衡不能保證抽油機一定平衡，電流不平衡也不能肯定抽油機不平衡，這從理論和現場都能得到了證實。

從理論上講，由于電機與變壓器不同，抽油機空載時的電流就達額定電流30-40%，在負載開始增加時，電流變化并不大，而是功率因數在變化，所以對于大馬拉小車的抽油機（油田抽油機上這種情況很普遍）就算是不平衡從電流上也看不出來。其次是電流分不出正負，發電與用電都產生電流，一些嚴重不平衡的井在發電時產生一個很大的電流峰，但從電流上看還相當平衡。所以說電流如果不平衡，抽油機肯定不平衡，電流平衡了抽油機也不一定平衡。因此，用電流法調平衡不一定合理。

3 抽油機控制系統在日常生產中存在的問題

3.1 電氣控制參數未調整到最佳的運行狀態，致使系統效率較低

雖然有些油井使用的是調速電機，可以實現多沖次之間的轉換，但在現場的使用過程中，沒有根據現場的生產實際情況，來及時調整抽油機的運行參數，直接影響了抽油機的系統效率。

目前使用的抽油機變頻控制柜大部分沒有自動跟蹤油井工況的功能，主要靠人工手動調節，由于稠油井（特別是注汽井）工況變化頻繁，調節的及時性和準確性都將影響系統效率的量值，甚至起負作用。

3.2 部分油井設備嚴重老化，運行狀況較差，沒有使用節能產品或使用的節能產品不具備節能效果，致使抽油機的耗能較高，系統效率較低

部分抽油機未使用節能電機、節能配電箱，并且部分節能電機、配電箱超期服役、老化現象十分突出。還有部分抽油機雖然使用了節能電機與節能配電箱，但時間較長，工況變化，節能效果不明顯，甚至喪失了節能效果。

3.3 低壓補償不足或沒有進行低壓補償，抽油機功率因數普遍偏低，無功損耗較大

通過對機采系統效率現狀的調查及制約因素分析，開展抽油機節能研究，一方面，可以降低采油能耗，緩解當前能源緊張局面，促進企業走資源消耗低、環境污染少的新型工業化道路，為企業降低生產成本、增強經濟實力，樹立企業形象，不斷提高國際競爭力，實現可持續發展；另一方面，還可以減少環境污染，改善大氣環境，人居環境得到保證，人民生活安居樂業，實現了人與自然和諧發展。

［1］李紅才，李海東.超低滲透油田抽油機參數選擇[J].石油礦場機械，2010（06）.

［2］龔大利，王金東.抽油機井地面設備組合優化與節能技術[J].科學技術與工程，2010（25）.