低滲透油井機采系統能耗影響因素及節能措施探討

張雷(大慶油田采油三廠一礦北十六聯合站,黑龍江大慶163000)

低滲透油井機采系統能耗影響因素及節能措施探討

張雷(大慶油田采油三廠一礦北十六聯合站,黑龍江大慶163000)

低滲透率油井機采系統普遍存在能耗高、效率低的情況，文中介紹了機采系統效率計算方法，找出了能耗損失的節點，分析了造成機采系統效率偏低的原因，針對影響機采系統效率的原因提出了相應的節能降耗措施。

低滲透率；油井；能耗；影響因素；節能措施

隨著油田持續開采，地層產出液中含水率不斷上升，油田高產穩產壓力增大，勘探開發區域向外圍延伸，外圍區塊低滲透、低產油井較多，使用機械采油系統存在能耗高、系統效率低的情況。由于機械采油系統能耗占油田能耗的比重較大，分析造成能量損失的主要原因，制定相關節能措施，提高機采系統工作效率具有重要意義。

1 機采系統效率計算方法及能耗損失分析

機采系統能量利用率直接反應系統效率，通過分別計算機采系統的有功功率和無功功率，求出分別占輸入功率的比重，以此來計算系統效率。

1.1 有用功計算法

通過計算有功功來計算系統效率的方法如下式：

以上公式中：η為機采系統效率，單位為%；Q為油井日產液量，單位為m3/d；H為抽油機揚程，單位為米；ρ為油井產出液密度，單位為kg/m3；P0為電機輸入功率，單位為KW。由以上計算公式可知，油井日產液量、抽油機有效揚程及實際耗電量等直接影響機采系統的效率。

1.2 無用功率計算法

機采系統的實際功率P0應等于有用功p1與損失功率p2之和，因此，機采系統效率可以通過以下公式計算：

由以上公式（2）可知，機采系統效率受到損失功率影響比較明顯，為此，可以從能量損失的角度考慮機采系統能耗，抽油機井能量損失分為地面損失和地下損失，地面能量損失主要發生在電動機、皮帶、減速箱、四連桿、盤根盒等部位，地下能量損失主要發生在桿柱、管柱和泵等部位。分析認為，機采系統皮帶傳動效率、減速箱效率、盤根盒效率及四連桿效率對機采系統效率影響比較明顯，電動機、電泵、桿、管等設備影響機采系統效率。

2 低滲透油井機采系統能耗影響因素分析

2.1 地面因素對機采系統能耗影響

地面因素對機采系統效率影響主要表現為裝機功率較大，出現“大馬拉小車”現象，造成能量損耗。早期投產的抽油機大多使用游梁式抽油機，配備異步電機。游梁式抽油機在運行過程中負荷具有交變負荷特性，且抽油機啟動功率較大，為滿足啟動要求，電機裝機容量通常較大，造成電機正常運轉時負載率較低，功率損失嚴重，電動機的效率和功率因數均降低，造成機采系統能耗過大，系統效率低下。

2.2 地下因素對機采系統效率影響

影響機采系統效率的地下因素主要有桿、管、泵等，主要表現在：①光桿與盤根盒之間的摩擦，當盤根盒密封過嚴或盤根盒與光桿對中性較差時，光桿在上下運動過程中的摩擦阻力會增大，造成能耗升高；②光桿的粘滯阻力。在稠油井開發過程中，原油粘度高，抽油桿上下運行過程中，高粘度地層產出液與油管間粘滯阻力非常大，造成大量能量損失；③油井出砂嚴重時，抽油桿與油管間、流體與管柱間摩擦阻力均較大，造成能耗損失；④泵效降低。普通抽油泵在出砂嚴重的井長期使用，泵磨損嚴重，造成密封性變差、泵閥漏失增大，泵效降低明顯。

2.3 采油管理工作對機采系統效率影響

研究表明，當地層能量一定時，合理的生產參數設置，使抽油機抽汲能力與油井供液狀況達到平衡，能夠使機采系統達到最佳能效，發揮油井最大生產潛能。實際采油生產中，隨著開采持續進行，地層能量發生變化，抽油機井的平衡狀態相應發生變化，此時生產參數過小，則不能發揮油井最大生產潛能；生產參數過大則無功損耗增大，機采系統效率降低，因此，抽油機井平衡度直接影響機采系統效率。

3 機采系統節能降耗措施

3.1 降低裝機容量，減少無功損耗

為解決電動機“大馬拉小車”的現象，需要在不影響機采系統正常運行的情況下降低裝機容量，可采用新型電機來實現這一目的：①無刷直流電機。該型電機能夠實現軟啟動，可以根據負載自動調節輸出功率，降低了裝機容量，能夠極大的節省電能，提高系統效率；②伺服電機。伺服電機能夠實時調控電動機的轉速和輸出扭矩，使抽油機啟動更加平滑，且能夠使機采系統運行過程中驅動特性與機械負載達到最佳匹配，極大提高系統了效率。

3.2 優化抽汲參數

優化抽汲參數能夠降低機采系統能耗，提升效率。具體需要根據油井生產動態來調整生產參數：①對長期開采導致供液不足的油井，可采取間抽、使用小泵、適當調小生產參數等措施，同時調整泵沉沒度，降低能耗；②對供液情況較好的井，可適當提高泵掛，降低舉升載荷；③針對供采關系平衡的油井，在滿足生產需求的情況下，可適當調整，使用慢沖次、長沖程，能夠降低能耗，提升系統效率。

3.3 降低抽油機井懸點載荷

可以從以下幾個方面降低懸點載荷：①降低抽油機慣性載荷和振動載荷。通過降低沖次、減緩換向加速度，能夠降低抽油機減速器扭矩峰值，達到節能效果；②使用輕質抽油桿能夠大大降低抽油機井懸點載荷。在保證生產安全的情況下，可使用輕質柔性抽油桿，能夠降低懸點載荷，達到節能效果；③對油井進行防偏磨治理，改善桿管運行狀況。可以通過使用旋轉裝置、改善抽油桿柱受力情況、使用防偏磨接箍、上提泵掛等措施來進行防偏磨治理。

[1]趙華，姜濤，胡波，等.抽油機井系統效率測試及應用研究[J].石油和化工節能,2010(01):30-33.