油田生產(chǎn)中的損耗分析及節(jié)能措施

趙駿

摘 要 隨著油田生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)變化，油井儲(chǔ)量的變化定會(huì)影響到抽油機(jī)井的工作效率，原始設(shè)定的抽汲參數(shù)會(huì)隨著生產(chǎn)變化而呈現(xiàn)逐漸不適應(yīng)的態(tài)勢(shì)，因此，在不同的生產(chǎn)階段，采用不同的節(jié)能措施，成為研究重點(diǎn)。本文通過(guò)探究抽油機(jī)井能耗的影響因素和目前常用的各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，總結(jié)出抽油機(jī)井上節(jié)能技術(shù)的優(yōu)化方法。

關(guān)鍵詞 抽油機(jī)井 能耗 影響因素 節(jié)能方法 優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TE3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1影響抽油機(jī)井能耗的因素

（1）機(jī)采指標(biāo)不合理，造成能量的浪費(fèi)，影響了系統(tǒng)效率的提高。

①低泵效對(duì)抽油機(jī)井單耗的影響。在電機(jī)輸入功率一定的情況下，低泵效井相對(duì)于高泵效井，抽油機(jī)在相同的時(shí)間內(nèi)作的有用功較少，因此單耗高。通過(guò)對(duì)比采油廠抽油機(jī)井不同泵效下的能耗情況，可以看出泵效越低能耗越高，特別泵效小于30%的低泵效井，能耗顯著提高。

②受地層供液能力影響，部分深抽井能耗高。在地面電機(jī)輸入功率一定的情況下，抽油泵泵掛深度越深，抽油機(jī)負(fù)荷越大，舉升相同液量到地面所需克服的位能越多，因此，能耗越高。

③生產(chǎn)壓差不合理，造成能量浪費(fèi)。油井在生產(chǎn)過(guò)程中，隨著采出液的不斷增加，地層能量逐步降低，由于油井生產(chǎn)制度調(diào)整不及時(shí)造成生產(chǎn)壓差過(guò)大，沉沒(méi)度過(guò)低，抽油泵空抽，抽油桿在下行過(guò)程中，撞擊液面產(chǎn)生液擊現(xiàn)象，增加了抽油機(jī)的負(fù)荷，不僅影響了抽油設(shè)備的壽命，同時(shí)也浪費(fèi)了大量的能源。

（2）抽油井抽汲參數(shù)不合理

①抽汲參數(shù)偏小。抽汲參數(shù)偏小主要表現(xiàn)為：在沉沒(méi)度和泵效都較高的情況，泵徑或沖程有進(jìn)一步調(diào)大余地。在這種情況下，雖然舉升高度和抽汲參數(shù)均較低，對(duì)降低能耗是有利因素，但是由于產(chǎn)液量能力沒(méi)有得到充分發(fā)揮，使得單耗仍然較高。因此可以通過(guò)軟件優(yōu)化，合理?yè)Q大泵徑、調(diào)大沖程，使產(chǎn)液量和舉升高度的匹配更趨合理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單耗的降低。另外，針對(duì)個(gè)別井的單井情況，還可以采取堵水措施，通過(guò)降低無(wú)效采出液，減少能耗，降低噸油耗電。

②抽汲參數(shù)相對(duì)偏大。對(duì)于地層供液能力不強(qiáng)的抽油機(jī)井，如果采用相對(duì)較大的抽汲參數(shù)生產(chǎn)，會(huì)導(dǎo)致低沉沒(méi)度、低泵效，抽油泵充滿程度低，此時(shí)，系統(tǒng)容積、水利和摩擦功率消耗相對(duì)較大，無(wú)效功消耗大，造成單耗高。對(duì)于這部分井，可以通過(guò)調(diào)小參、間抽、檢換小泵、安裝減速裝置、轉(zhuǎn)提撈和壓裂等措施降低單耗。

③抽汲參數(shù)匹配不合理。依據(jù)優(yōu)化理論，分析認(rèn)為這部分井主要是沖程、泵徑偏小，沖速偏高，使抽油桿彈性變形損失、慣性載荷增加，電量增加幅度大于液量增加幅度，導(dǎo)致單耗升高。對(duì)沖程有上調(diào)余地的井，可采取調(diào)大沖程、降低沖次措施進(jìn)行調(diào)節(jié)；對(duì)沖程沒(méi)有調(diào)節(jié)余地的井，可以利用檢泵時(shí)機(jī)換大泵徑、降低沖速措施進(jìn)行調(diào)整，降低無(wú)效功率消耗，實(shí)現(xiàn)降低單耗的目的。

2目前石油工程中抽油機(jī)井常用的節(jié)能技術(shù)

石油工程中石油生產(chǎn)的過(guò)程主要集中在地下和地上兩個(gè)部分，目前常用的節(jié)能方法主要集中在地上部分，節(jié)能的實(shí)踐方向也是在抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)、拖動(dòng)裝置性能等部分。根據(jù)石油工程開(kāi)發(fā)的不同階段，抽油機(jī)節(jié)能可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是節(jié)能抽油機(jī)的選擇，另一類(lèi)是對(duì)常規(guī)抽油機(jī)進(jìn)行改造。抽油機(jī)拖動(dòng)裝置的節(jié)能技術(shù)同樣分為兩類(lèi)，一類(lèi)是節(jié)能電機(jī)，另一類(lèi)是節(jié)能電箱。

（1）節(jié)能抽油機(jī)。目前抽油機(jī)井常用的節(jié)能抽油機(jī)類(lèi)型主要有三種，分別為：雙驢頭抽油機(jī)、下偏杠鈴抽油機(jī)、摩擦換向抽油機(jī)。

（2）節(jié)能拖動(dòng)裝置。目前常用的抽油機(jī)電機(jī)運(yùn)行效率普遍低于80%，造成這一問(wèn)題的原因主要是梁式抽油機(jī)驢頭懸點(diǎn)載荷是交變的，造成電機(jī)的電流、功率、功率因數(shù)都會(huì)變動(dòng)。為改變這種現(xiàn)狀，在實(shí)際作業(yè)中，通常會(huì)采用高轉(zhuǎn)矩電機(jī)、超高轉(zhuǎn)差電機(jī)、永磁同步電機(jī)、一體化拖動(dòng)裝置等來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

3節(jié)能技術(shù)在抽油機(jī)井上的優(yōu)化

3.1非節(jié)能抽油機(jī)改造

抽油機(jī)采油是目前油田的主要舉升方式，其井?dāng)?shù)占機(jī)采井總數(shù)的93.48%，年耗電量為8721？04kwh，占機(jī)采系統(tǒng)總耗電量的92.34%，是主要的耗能設(shè)備。目前油田中非節(jié)能型抽油機(jī)占抽油機(jī)總數(shù)85.0%以上。因此，針對(duì)非節(jié)能型抽油機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造是油田節(jié)能常規(guī)方法之一。

改造時(shí)優(yōu)選使用年限較長(zhǎng)，系統(tǒng)效率較低，能耗大的機(jī)型，同時(shí)考慮其平衡率情況，優(yōu)先選擇調(diào)平衡困難，功率利用率在15%～30%之間的進(jìn)行改造，功率利用率較大時(shí)改造后雖然有一定的下降，但是對(duì)電機(jī)的降功率改造不利；功率利用率較低時(shí)，節(jié)電率較低，但降低功率級(jí)數(shù)可行性大，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效益的最大化。

3.2抽油機(jī)選擇上盡量選取合理節(jié)能產(chǎn)品

每一款節(jié)能產(chǎn)品、每一項(xiàng)節(jié)能措施在合理的環(huán)境下都能起到節(jié)能降耗的效果，但是節(jié)能產(chǎn)品或者節(jié)能措施需要再合適的工作環(huán)境下，采用合理的配合方式才能使節(jié)能效果達(dá)到最大化，不合理的組合可能會(huì)導(dǎo)致節(jié)能效果下降甚至沒(méi)有節(jié)能效果。因此在實(shí)際的作業(yè)中，需要謹(jǐn)慎的考慮節(jié)能組合，使其發(fā)揮1+1>2的效果，帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益。合理選用節(jié)能抽油機(jī)和節(jié)能拖動(dòng)裝置的優(yōu)化組合，屬于地面節(jié)能部分，是傳統(tǒng)且實(shí)用的節(jié)能手段。

3.3從整個(gè)系統(tǒng)出發(fā)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗

石油工程是一個(gè)系統(tǒng)龐大的工程，抽油作業(yè)是其中一個(gè)環(huán)節(jié)，而抽油機(jī)又是抽油作業(yè)其中的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，還需從整個(gè)系統(tǒng)著手。首先，根據(jù)油井地面和井下雙重因素，選擇合理的油泵；其次，從技術(shù)上進(jìn)行節(jié)能研究是一個(gè)方面，從制度上進(jìn)行節(jié)能則是另外一個(gè)有效的方面。制定合理嚴(yán)肅的節(jié)能制度，嚴(yán)格要求抽油機(jī)使用，避免“大馬拉小車(chē)”的狀況出現(xiàn)。另外制定適合整個(gè)工程進(jìn)程的制度，保證在每個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)都有與之匹配的制度，使作業(yè)施工有規(guī)可循。