機采系統效率影響因素研究

劉慶偉（勝利油田有限公司臨盤采油廠 山東 臨邑）

一、抽油機影響因素研究

1.抽油機平衡率對系統效率的影響

在采油生產的過程中，由于原油物性的變化，油層供液能力的變化及油井工作制度的改變，都會破壞抽油機原來的平衡狀況。為了保證抽油機安全運行，并實現節能的目的，必須隨時對平衡率不達標的抽油機井調整。

2.抽油機負載率對系統效率的影響

理論分析：

A、抽油機電機輸出功率計算公式：

N=M e×n/9549 η

式中符號意義：M e—傳至曲柄軸上的扭矩-等值扭矩,N.m

n—電動機轉數，r/mi n

η—電機軸到曲柄軸的效率

B、抽油機減速箱曲柄軸實際最大扭矩計算公式:

M ma x=1.8×s+0.202×s×(Fma x-Fmi n)

式中符號意義：Fma x—抽油機懸點最大負荷，KN

Fmi n—抽油機懸點最小負荷，KN

S—抽油機沖程，m

從上面的兩個公式中可以看出：抽油機電機輸出功率主要取決于抽油機的負載，也就是說不同機型的普通游梁機在相同負載的情況下耗電量差別不大。

3.節能型抽油機與常規游梁式抽油機單耗對比

理論表明：相同載荷下，普通12型機啟動電流、運行電流高于雙驢頭機；雙驢頭機高于皮帶機，12型機啟動電流高出皮帶機三倍以上，這是普通機型較節能機型電機功率大的根本原因；三類機型均存在“負功”值，其中，皮帶機最低。

現場數據：抽油機井中統計出負載相當的油井，比較其在相近的工況條件下使用皮帶機與承載能力相當的普通游梁機的耗能情況，見表1。表中數據顯示：在相近的條件下使用皮帶機比普通機的噸液百米耗電量低，皮帶機較普通游梁機節能。

表1 、600型皮帶機與普通10型機耗能對比表

二、電機影響因素研究

1.電機經濟負載率的確定

概念：電機負載率=電機輸出功率/電機額定功率

石油大學白連平教授做了抽油機電機負載率與效率的關系曲線可見：當電機負載率低于20%時，隨著負載率的提高，電機運行效率上升幅度較大，當電機負載率高于20%時，隨著負載率的提高，電機運行效率上升緩慢，當電機負載率高于40%時，隨著負載率的提高，電機運行效率基本穩定在90%。

2.光桿功率法計算確定抽油機電機額定功率

概念：光桿功率—抽油機光桿提升液體并克服井下各種阻力所消耗的功率

P=(Fma x-Fmi n)×s×n×1000/59976

P—光桿功率，k w

Fma x—實測抽油機懸點最大負載，KN

Fmi n—實測抽油機懸點最小負載，KN

s—光桿沖程，m

n—沖次，mi n-1

三、井筒影響因素研究

1.沉沒度對系統效率的影響及合理沉沒度確定

沉沒度對系統效率的影響有兩方面：沉沒度過小，會降低抽油泵的充滿度，液量少，系統效率低；沉沒度過大，桿、管沖程損失增大，由于抽油桿重量增加造成抽油機懸點載荷增加，能耗增加，系統效率也低。對應于一個最低的噸液百米耗電值，我隊各種泵徑均有一個相對合理的沉沒度，其中Φ70 mm以下泵合理的沉沒度為200-400 m；Φ70 mm泵合理的沉沒度為小于200 m。

2.偏磨井治理對系統效率的影響

偏磨井在我隊占有近四分之一比例，它對油井負載的影響不容忽視。通過專項治理，并對治理前后對系統效率的影響進行了分析可以看出，偏磨井治理前后，平均日耗電量下降15.1%,平均系統效率上升6.0%，治理偏磨對提升系統效率有積極作用。

3.生產參數優化對單耗的影響

利用調查數據，摸索油井相對合理的工作參數組合，在相似工況下分別按泵徑作出不同工作制度與噸液百米耗電的關系表(見表9)。從表中數據可以看出：油井在相似工況生產，大泵徑、長沖程、低沖次運行的噸液百米耗電低。但相同沖程下，泵徑最大化與沖次最小化定量規律還有待進一步探討，需要進一步深層次的做理論分析和現場試驗工作。

結論

通過地面、井筒分節點對機采井系統效率影響因素的分析和研究，取得以下結論性認識：

1.抽油機方面：

（1）結合月度電量數據和橫向對比，電流法是一簡便易行的判斷抽油機是否在平衡狀態下工作的方法。功率法是消除油井假平衡現象的有效手段。平衡率在80%--110%情況下最節能。

（2）抽油機負載率對系統效率影響不大，油井單耗與負載率不成線性關系。

（3）皮帶機和雙驢頭抽油機較普通游梁式抽油機節能。

（4）抽油機負載率較低的地區，新井購置新機以懸點負荷不超過10 t的皮帶機或雙驢頭機為首選。

2.電機方面：

（1）確定了抽油機電機經濟負載率：20%。

（2）光桿功率法計算確定抽油機電機額定功率是有效避免抽油機電機“大馬拉小車”的技術手段。

（3）抽油機節能減速器配套普通電機完全可以替代調速電機生產，并實現了低產井的低耗能。

3.井筒方面：

（1）確定了臨東區分泵徑的經濟沉沒度。

（2）確定了臨東區經濟泵效值：30%。

（3）偏磨井治理對提升抽油機井系統效率有促進作用。

（4）參數優化設計是保證油井能耗最低、效益最大化的有效手段。

[1]張喜順吳曉東《價值工程》2011年第34期.

[2]萬立民班文華《抽油機系統效率測試在油田的應用和推廣》《科技創新導報》2007年第35期.