抽油機井“三節(jié)點”節(jié)能管理試驗

張建達(dá)（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

抽油機井“三節(jié)點”節(jié)能管理試驗

張建達(dá)（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

為了提高節(jié)能效果，以油井平衡率、皮帶、盤根為“三節(jié)點”，開展了機采節(jié)能現(xiàn)場實踐。根據(jù)扭矩遞減趨勢確定合理的盤根維護(hù)周期為6天，合理的扭矩值為40～70 Nm；六型機合理皮帶按壓為8～12 kg、十型機為22～25 kg時抽油機能耗低；通過功率測試儀取代電流表指導(dǎo)平衡調(diào)整，消除電動機作負(fù)功的問題，降低能耗。通過消除負(fù)功調(diào)平衡、松緊定壓調(diào)皮帶、扭矩量化調(diào)盤根共實施800井次，累計節(jié)電53.4×104kWh，創(chuàng)經(jīng)濟效益32萬元。

抽油機；盤根 ；節(jié)點

在舉升高度相當(dāng)?shù)那闆r下，外圍油田單井日產(chǎn)液量比老區(qū)采油廠低，導(dǎo)致系統(tǒng)效率低，機采單耗相對較高[1]。近幾年某廠從技術(shù)措施和管理措施入手，采取了大量的節(jié)電措施，使機采綜合單耗控制在8 kWh/t左右，目前節(jié)能電動機的應(yīng)用率達(dá)90%以上，節(jié)能控制箱應(yīng)用率達(dá)95%以上，為了降低抽油機井能耗，以油井平衡率、皮帶、盤根為能耗治理點（圖1），通過試驗，以尋求合理工況下節(jié)電最大化[2]。

圖1 “三節(jié)點”示意圖

1 消除負(fù)功調(diào)平衡

從油田抽油機井的管理現(xiàn)狀看，示功圖反映抽油泵在一個完整沖程中的工作狀況，但只錄取上、下沖程最大電流，卻不能把電動機在一個沖程中做功情況反映出來，無法直接把抽油機的運行狀態(tài)與電動機做功對應(yīng)起來分析，分析診斷并不全面，不利于節(jié)能工作[3]。針對存在負(fù)功的井，開展了消除負(fù)功的調(diào)整實驗。

當(dāng)上沖程作負(fù)功時，曲柄方向釋放的能量大于舉升桿柱、液柱需要的能量，而帶動電動機做負(fù)功；當(dāng)下沖程作負(fù)功時，載荷方向釋放的能量大于舉升曲柄、平衡塊所需要的能量，帶動電動機做負(fù)功。選取上沖程作負(fù)功試驗井A和下沖程作負(fù)功試驗井B，通過調(diào)整平衡偏置角消除負(fù)功，調(diào)整后機械能轉(zhuǎn)換效率提高，負(fù)功基本消失（圖2、圖3），有功能耗下降（表1）。

表1 A井、B井調(diào)整前后效果對比

通過功率測試儀取代電流表指導(dǎo)平衡調(diào)整，消除了電動機作負(fù)功的問題，實現(xiàn)了抽油機井的真正平衡。針對存在負(fù)功的360口抽油機井進(jìn)行了調(diào)整，年累計節(jié)電10.4×104kWh，創(chuàng)造經(jīng)濟效益6.2萬元。

2 松緊定壓調(diào)皮帶

圖2 A井調(diào)整平衡偏置角前后有功功率曲線

圖3 B井調(diào)整平衡偏置角前后有功功率曲線

抽油機皮帶過緊或過松，都會造成有功功率增大，能耗上升。常規(guī)皮帶松緊度依據(jù)手指按壓程度來判斷，沒有統(tǒng)一量化標(biāo)準(zhǔn)[4]，研制應(yīng)用按壓測試儀測試皮帶的松緊度。使用壓力表測試皮帶下方壓力方式來衡量皮帶松緊度對能耗的影響，選取4口井試驗，其中選十型常規(guī)游梁抽油機2口井，皮帶型號為5380；選六型常規(guī)游梁抽油機2口井，皮帶型號為5080，平衡比90%以上。對結(jié)果進(jìn)行監(jiān)測和對比分析[5]。

通過測試皮帶上方、下方壓力值和能耗值，找到壓力值和有功功率的關(guān)系。測試時用力壓皮帶，儀器外平面與皮帶平面重合時，讀取壓力值，抽油機運行平穩(wěn)時再測能耗值，現(xiàn)場試驗4口井，繪制壓力和有功功率關(guān)系曲線（圖4）。

以皮帶下方壓力為主，能耗最低時，六型機皮帶壓力為8～12 kg、十型機為22～25 kg時，抽油機能耗較低。皮帶測試及調(diào)整工作推廣應(yīng)用90口井，調(diào)整后平均單井有功功率下降了0.2 kW，累計年節(jié)電5.2×104kWh，年創(chuàng)經(jīng)濟效益3.1萬元。

圖4 現(xiàn)場試驗井壓力和能耗關(guān)系曲線

3 扭矩量化調(diào)盤根

選擇試驗井，將盤根松緊度調(diào)至200 Nm，間斷錄取扭矩值，待下降趨勢穩(wěn)定后延長錄取周期。

扭矩隨時間自然遞減（圖5），當(dāng)盤根緊至200 Nm時最初的24 h內(nèi)扭矩遞減速度最快，24 h后就遞減至110 Nm，隨后盤根扭矩隨時間遞減變緩，第240 h遞減至40 Nm盤根出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

圖5 盤根松緊度的自然遞減曲線

由圖5可知：盤根扭矩（代表盤根松緊度）隨時間延長逐漸降低，且初期降低幅度大，后期下降幅度逐漸變緩；消耗的有功功率（代表耗電）也隨扭矩的降低而減少，時間在96～240 h（扭矩為40～70 Nm）時有功功率曲線斜率較小，說明此時能耗是較低的。

表2 調(diào)整盤根周期前后能耗及節(jié)電情況

對圖5中曲線進(jìn)行積分，傳統(tǒng)緊盤根周期為9天時，總能耗為989.68 kWh；優(yōu)化的緊盤根周期為6天，總能耗為647.64 kWh，取措施前后調(diào)整盤根周期9天和6天的最小公約數(shù)18天為電量對比周期，生產(chǎn)18天內(nèi)節(jié)電36.44 kWh，噸液耗電降低0.20 kWh，節(jié)電率1.84%（表2）。

調(diào)整后盤根扭矩確定為70 Nm。制定相應(yīng)的管理制度，推廣應(yīng)用盤根扭矩扳手，實現(xiàn)了盤根松緊度直觀量化，盤根合理的扭矩值確定為40～70 Nm，正常維護(hù)周期6天。目前，已推廣350口井，累計節(jié)電37.8×104kWh，年創(chuàng)經(jīng)濟效益22.7萬元。

綜上，消除負(fù)功調(diào)平衡、松緊定壓調(diào)皮帶、扭矩量化調(diào)盤根三節(jié)點工作共實施800井次，年節(jié)電量53.4×104kWh，累計創(chuàng)效32萬元。

4 結(jié)論

1）通過功率測試儀取代電流表指導(dǎo)平衡調(diào)整，消除電動機作負(fù)功的問題，降低能耗。

2）六型機合理皮帶按壓為8～12 kg、十型機為22～25 kg時抽油機能耗低。

3）根據(jù)扭矩遞減趨勢確定合理的盤根維護(hù)周期為6天，合理的扭矩值為40～70 Nm。

[1]武俊憲.天平式游梁抽油機節(jié)能技術(shù)應(yīng)用[J].石油和化工節(jié)能，2013（3）：16-19．

[2]馬志堅.節(jié)能監(jiān)測管理在油田開發(fā)中的作用[J].石油石化節(jié)能，2013，3（9）：49-50．

[3]姜杰，馬強.抽油機井系統(tǒng)效率評價與管理標(biāo)準(zhǔn)的研究[J].承德石油高等專科學(xué)校學(xué)報，2009，11（1）：17-20．

[4]田連雨.抽油機井日常管理能耗節(jié)點標(biāo)準(zhǔn)的確定[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2014，30（6）：28-31.

[5]鄧吉彬.抽油機井系統(tǒng)效率評價與管理新方法及其應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程，2006，20（5）：100-102.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.03.002

2017-01-08

（編輯 莊景春）

張建達(dá)，工程師，2005年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（石油工程專業(yè)），從事油田生產(chǎn)管理工作，E-mail：zhjianda@petrochina. com.cn，地址：黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠第三油礦生產(chǎn)辦，163513。