抽油機系統能量損失類型分析與節能措施

成剛+趙培杰+李玉芹+王麗君

摘要：抽油機采油系統將電能從地面傳遞給井下液體，從而把井下液體舉升到地面。整個系統的工作過程，就是一個能量不斷傳遞和轉化的過程，能量的每一次傳遞和轉化都會有一定的損失，如何充分利用井筒及地層能量，減少供給能量在傳遞過程中的損失，是我們的最終目標。本文全面分析了油田抽油機采油系統中的能量損失的類型，從強化科學管理和技術創新入手，推廣應用系統節能降耗新技術、新工藝，從而達到提高系統效率和開發效益的目的。

關鍵詞：節能降耗；企業經濟效益；系統效率；提升對策

節能降耗是提高企業經濟效益，增強企業競爭力的重要措施。對油田企業來說，主要能源消耗品種為原油、天然氣、電、成品油等，其中電在總能耗中所占比例最大，達48%左右，采油廠每年用電費用成本約占采油廠生產總成本的三分之一。為此，以節能降耗工作為切入點，從強化科學管理和技術創新入手，推廣應用節能降耗新技術、新工藝，對提高系統效率，提高開發效益具有重要意義。

1抽油機采油系統中的能量損失

根據抽油機采油系統的組成，可以把系統的能量損失分為8部分。（1）電動機損失。一般常規鼠籠式電動機在輸出功率為額定功率的60%-100%條件下工作時，其效率才能接近于額定效率，約為85%，即電動機損耗約占15%.抽油機電動機的負荷變化十分劇烈而頻繁，因此電動機輸出功率的變化遠遠超出了額定功率的60%-100%的范圍，特別是當抽油機出現嚴重不平衡時，其電動機甚至可能在額定功率的，-20%-100%范圍內變化，這時電動機的效率極低，損耗也大量增加。從現場實測看，油田電動機的損耗有的高達30%-60%。

（2）帶傳動損失。帶傳動損失可分為兩類，一類是與載荷無關的損失，另一類是與載荷有關的損失。一般情況下，帶傳動損失以彎曲損失和彈性滑動損失為主。（3）減速箱損失。減速箱損失包括軸承損失和齒輪損失。一對齒輪傳動功率損失約為2%-3%，則抽油機減速箱三對齒輪的傳動損失為6%-10%。所以減速箱總的功率損失約為9%-10%。這是在潤滑良好情況下的數據，如果減速箱潤滑不良，功率損失將增加，效率將下降。（4）換向損失。對于游梁式抽油機，其換向部分主要是四連桿機構。四連桿機構的損失主要包括軸承摩擦損失及驢頭鋼絲繩變形損失。副軸承的功率損失約為3%。在抽油機驢頭上懸掛抽油桿柱的鋼絲繩與驢頭反復接觸發生擠壓變形，同時被反復拉伸，因此產生變形損失，鋼絲繩的變形損失約為5%。（5）盤根盒損失。主要是光桿與盤根間的摩擦損失。在正常情況下，盤根盒損失不大。如果抽油機安裝不對中&光桿與盤根盒的摩擦力將成倍增加。（6）抽油桿損失。在抽油機采油系統工作過程中，抽油桿上下往復運動，抽油桿與油管間產生摩擦和抽油桿與井液間產生摩擦，造成功率損失。摩擦力增加了懸點載荷，而且使功率消耗大大增加。對于低戮油井，抽油桿與液體間的摩擦力較小。當油井中原油砧度很大，抽油桿與液體間的摩擦力可達10-25KN，對懸點載荷的影響很大。（7）抽油泵損失。抽油泵功率損失包括機械功率損失、容積功率損失和水力功率損失。機械功率損失主要是指柱塞與泵筒/襯套之間的機械摩擦所產生的功率損失，一般情況下其值較小。容積功率損失主要是指柱塞與泵筒/襯套之間漏失所產生的功率損失以及泵閥關不嚴和開關不及時造成漏失而產生的功率損失。水力功率損失主要是指原油流經泵閥時由于水力阻力引起的功率損失。

2采油系統降耗措施

2.1強化油井設備管理，降低油井用電單耗

（1）調節抽油機平衡，減少用電。在日常工作中落實好所有抽油機的電流資料、平衡塊數量、平衡塊位置，找出不平衡的井，并加強抽油井巡回檢查制度的落實，及時發現問題及時整改，將平衡率控制在85%-105%之間，降低用電。根據實際情況分別采用調平衡、加平衡塊、甩平衡塊等措施，調節抽油機平衡率，達到節電目的。（2）調整皮帶“四點一線”和皮帶松緊度，提高皮帶傳動效率，降低油井耗電。（3）消除井口偏磨現象，降低井口摩擦

力。在實際生產中有些井存在井口偏磨現象，抽油桿與一側盤根摩擦力明顯增大，不但使盤根密封功能降低導致井口漏油并縮短盤根使用壽命，而且增加油井用電單耗.通過校機，克服井口偏磨，降低抽油機懸點載荷，陽氏用電。（4）合理調整盤根松緊度，降低井口摩擦力。由于井口盤根之間存在摩擦，在日常管理中合理調整盤根松緊度，達到井口既不漏油又使摩擦最小，可采用“溜邊到底，三轉一回頭”加盤根松緊節電法，即“溜邊到底”指將盤根涂抹少許黃油后順著盤根盒溜邊加到底；“三轉一回頭”指加完盤根，當盤根盒壓蓋里的隔蘭吃勁后，盤根盒壓蓋緊上三圈左右，再回轉一圈左右，保證盤根松緊適度，控制單井耗電上升。（5）優化電器設備及配電線路配置。對電機老化嚴重、功率與實際生產負荷不匹配、皮帶輪輪徑不合理等問題，采取更新及合理調整措施。縮短1. 14KV配電線路，力爭6kV線路到井口，降低線損.

2.2優化油井生產運行，提升采油系統效率

（1）優化油井工作制度。對“低泵效、低產量、大沖次”供液差油井，在不影響產量的情況下，優化生產參數降低耗能。對“高泵效、高液量、高含水”具有自噴能力的油井，采取停井自噴方式優化生產方式；對含水大于99%、產量低的油井實施計關，提高生產效益；對間歇出油井摸索生產規律，實行間開生產，又達到“削峰填谷”目的；對“供液充足、泵徑小、泵掛深”的油井，實施“下大泵、上提泵掛”措施，提高生產能力。 （2）優化井筒工藝。對井筒及近井地帶堵塞的油井，采取增壓泵試擠、射流解堵、防砂等工藝進行疏通，改善油井供液狀況。對井下桿柱偏磨嚴重的井，實施防偏磨優化設計，配套應用防偏磨工藝；對作業油井進行桿管優化組合、上下互換和開井參數優化，降低能耗。

2.3加強低效高耗井治理，降低單井能耗

（1）合理優化油井參數，降低油井用電單耗。根據油井供液狀況，在不影響產量的情況下，合理下調參數，降低抽油機負荷，使油井耗電下降。（2）作業參數優化.油井躺井后要全部進行參數優化，盡量采用“大泵徑、長沖程、低沖次”生產，以減少油井耗電；加大油井上提泵掛管理，對注水開發單元內的常規作業井，實施上提泵掛，油井保持合理沉沒度，使平均泵掛深度小于800m，注水開發單元沉沒度保持在250m以內，有效降低抽油機負荷，降低電機耗電，提高系統效率。 （3）改變工藝方式。對供液差、偏磨嚴重的油井，可通過改變采油方式，如抽油泵改為螺桿泵，降低油井單耗。（4）完善注采井網，補充地層能量，提高注水壓力、管線除垢，降低管損，提高單井注入能力和動液面，降低油井耗電.

（5）加強基礎管理。對稠油井加降粘劑，降低油井耗電；對供液差、油稠的油井通過地面摻水改為泵上或泵下摻水，降低油井單耗。

2.4加強油井泵效管理，節約用電

及時進行低泵效井調查，找出抽汲能力大于供液能力的油井，適當降低油井地面生產參數。對泵效低于30%的井進行診斷，按管理類低泵效井、地質類低泵效井、工藝類低泵效井進行分類。對管理類低泵效井，進行下調生產參數試驗，以泵效提高10%作為有效；對地質類低泵效井、工藝類低泵效井，在下次作業中必須進行抽油機機型、泵級、沉沒度等優化，使低泵效井降為最少，節約用電.

3結束語

通過強化油井設備管理，優化油井生產運行，加強低效高耗井治理，提升采油系統效率取得了良好的節能降耗效果，具有顯著的經濟效益和社會效益。endprint