機采井系統(tǒng)效率提升與節(jié)能降耗技術(shù)探究

邵小峰

摘 要：現(xiàn)場實驗表明.提高抽油機井系統(tǒng)效率必須綜合考慮、全面兼顧，具體體現(xiàn)在影響因素的各個部分。深入機采系統(tǒng)效率技術(shù)的研究及推廣應(yīng)用，對于提高油田開發(fā)經(jīng)濟效益、加強節(jié)能降耗工作，具有重要意義。相應(yīng)技術(shù)措施：第一，合理匹配電機，盡量使電機的負載率達到或接近最佳負載率范圍，負載率不足25%時應(yīng)合理更換小容量電機；第二，應(yīng)用皮帶抽油機和雙驢頭抽油機等高效抽油設(shè)備，做好地面維護保養(yǎng)；第三，參數(shù)優(yōu)化措施是提高機采系統(tǒng)效率的主要途徑，實現(xiàn)參數(shù)最優(yōu)、效率最高、能耗最低、效益最佳是參數(shù)優(yōu)化的目標(biāo)，應(yīng)用提高機采系統(tǒng)效率優(yōu)化設(shè)計軟件是一個很好的選擇。

關(guān)鍵詞：匹配電機； 參數(shù)；效率；能耗；抽油機井

隨著油田開發(fā)的不斷深入，油井產(chǎn)能降低，抽油機井的系統(tǒng)效率也逐步降低。本文從抽油機井設(shè)備本身、抽汲參數(shù)等幾方面，通過對比、綜合分析總結(jié)出影響抽油機井系統(tǒng)效率的各種因素，并且提出了相應(yīng)的技術(shù)措施以提高抽油機井的系統(tǒng)效率水平。

1抽油機井系統(tǒng)效率的計算方法

抽油機井系統(tǒng)效率的高低反映出抽油機傳動能量、電動機能量的消耗程度。其計算方法可以分為有用功計算方法和能量損失計算方法兩種。

1.1有功計算方法

式中：M一日產(chǎn)液，t；H一舉升高度，m；P有功一電機的消耗功率，kW。

式中：H液一油井動液面深度（m）；P油一油壓（MPa）；P套一套壓（MPa）。

1.2能量損失計算方法

根據(jù)能量守恒定律，輸入P入應(yīng)當(dāng)?shù)扔谟行Чβ蔖有與損失功率△P的和，所以：

由上式可知，抽油機井系統(tǒng)效率只取決于損失功率與輸入功率之比。根據(jù)抽油機井系統(tǒng)的組成情況，可以把抽油機井系統(tǒng)的功率損失分為8個部分：①電機部分的損失△P2；②帶傳動部分的損失△P3；③減速箱部分的損失△P4；④四連桿部分的損失△P5；⑤盤根盒部分的損失△P6；⑥抽油桿部分的損失△P7；⑦抽油泵部分的損失△P8；⑧管柱部分損失△P9。如果把抽油機井系統(tǒng)的有效功率記作△P1，則抽油機井系統(tǒng)的能源平衡就可以寫成如下公式：P入=△P1+△P2+△P3+△P4+△P5+△P6+△P7+△P8+△P9。

2影響抽油機井系統(tǒng)效率因素分析

2.1抽油機并設(shè)備

抽油機井采油的原理是將電能從地面?zhèn)鬟f給井下液體，從而把井下液體舉升到井口。抽油系統(tǒng)工作時，就是一個能量不斷傳遞和轉(zhuǎn)化的過程，能量每一次傳遞和轉(zhuǎn)化都將有一定的損失。從地面供入系統(tǒng)的能量扣除各種損失后，就是系統(tǒng)所給液體的有效能量，該有效能量與系統(tǒng)輸入能量的比值稱為抽油機井系統(tǒng)效率。

2.1.1電機負載率

電機的影響關(guān)鍵在于電機負載率的影響。電機負載率過低時，電機效率和功率因數(shù)下降.電機處于“大馬拉小車”現(xiàn)象，嚴重影響抽油機系統(tǒng)效率。電機負載率定義為電機的消耗功率與電機裝機功率的比值。它是衡量電機輸出功率與抽油機井有效功率棚匹配的指標(biāo)。

2.1.2傳動部分能損率

抽油機的皮帶傳動、減速箱和四連桿機構(gòu)的能量傳遞損耗造成電機能耗增加。傳動部分能損率是由抽油機的皮帶傳動、減速箱和四連桿機構(gòu)的能量傳遞損耗所構(gòu)成。分別有測試和計算方法，它是衡量抽油機地面裝置傳動部分能源損失的指標(biāo)，其值為越小越優(yōu)型。

2.1.3抽油機平衡率

抽油機平衡率定義為抽油機上沖程的電流峰值與下沖程的電流峰值的比值，當(dāng)抽油機不平衡時，上沖程中電動機承受著極大的負荷.下沖程中抽油機反而帶著電動機運轉(zhuǎn)，從而造成功率的浪費，降低電動機的效率和壽命。它是衡量抽油機在不同沖程過程中的運動平衡程度的指標(biāo)，是一個適中型指標(biāo)。適中值為1。

2.1.4桿、管、泵能損率

油井正常抽汲過程中.由于液柱載荷使抽油桿柱和油管柱發(fā)生伸縮變形，引起活塞和泵筒在一定范圍內(nèi)相向運動，使活塞的沖程小于光桿沖程.其值稱為沖程損失。沖程損失越大，產(chǎn)量損失也越大，泵效就降低得越多。抽油桿能損率包括抽油桿上下運動時的摩擦損失和彈性變形損失，它是衡量抽油桿在系統(tǒng)效率中的能耗程度的指標(biāo)，其值越小越優(yōu)。泵效是柱塞有效沖程系數(shù)、泵充滿系數(shù)、泵漏失系數(shù)和沉沒壓力條件下溶氣原油的體積系數(shù)的綜合，它是衡量泵的有效利用程度指標(biāo).其值是越大越優(yōu)。

2.2抽汲參數(shù)的影響

2.2.1井口回壓、套壓的影響

井口回壓、套壓的影響油井井口回壓的存在，增加了上沖程時的懸點載荷力，當(dāng)井口回壓增加時，相當(dāng)于增加了抽油桿的重力，上沖程懸點載荷增加，導(dǎo)致電機耗能增加。井口回壓過高，懸點載荷增大，亦可造成泵的漏失，影響機采井系統(tǒng)效率。當(dāng)套壓過大，降低了泵舉升的有效揚程，導(dǎo)致機采井系統(tǒng)效率下降。

2.2.2沉沒度的影響

沉沒度的影響根據(jù)機采井系統(tǒng)效率計算公式，增加有效揚程H可增加系統(tǒng)效率，即滿足泵的沉沒壓力條件下提高泵的揚程，降低動液面保持合理的沉沒度。而沉沒度與泵效有密切關(guān)系，隨著沉沒度的增加，泵效增加，當(dāng)沉沒度達到一定值時，泵效增加趨于變緩。

2.2.3沖程S和沖次n的影響

研究與試驗都表明，抽汲參數(shù)（沖次n、沖程s、泵徑D、下泵深度L及抽油桿尺寸）對抽油機井系統(tǒng)效率影響較大。沖程s和沖次n對系統(tǒng)效率的影響無論哪一種桿柱，隨著沖程長度的增加，沖次下降，其能耗下降。對于某一特定的桿柱有某一最小沖程才能使其耗能較低。

3提高抽油機井系統(tǒng)效率的方法

3.1提高地面系統(tǒng)效率的方法

根據(jù)前面分析，提高電機效率要從三方面開展工作：提高抽油機平衡度、合理匹配電機功率、應(yīng)用高效電機。提高抽油機效率。提高抽油機效率主要是應(yīng)用高效抽油機和做好維護保養(yǎng)。雙驢頭抽油機、皮帶抽油機等節(jié)能型抽油機以及抽油機節(jié)能改造在各油田都有很好的應(yīng)用。

3.2提高井下系統(tǒng)效率的方法

提高井下系統(tǒng)效率主要通過參數(shù)優(yōu)化、桿管優(yōu)化來實現(xiàn)，另外原油物性、盤根盒摩阻等對系統(tǒng)效率都有一定的影響。優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)。抽汲參數(shù)及桿管組合對地面效率及井下效率都有影響。研究與試驗表明，在眾多的抽汲參數(shù)中，抽油機沖次n和沖程s、泵徑d、沉沒

度h以及桿管尺寸對系統(tǒng)效率影響較大。一般來講，對于一口具體的抽油機井，在滿足提液需要的情況下，應(yīng)選擇最優(yōu)化的參數(shù)組合方式，即選用提高抽油機井系統(tǒng)效率優(yōu)化設(shè)計軟件來實現(xiàn)。防蠟降黏技術(shù)。對結(jié)蠟嚴重的油井實施清防蠟降黏，可提高管柱效率和抽油桿傳動效率。合理調(diào)整盤根盒。

4結(jié)論

通過上述理論分析和大量的現(xiàn)場實驗表明.提高抽油機井系統(tǒng)效率必須綜合考慮、全面兼顧，具體體現(xiàn)在影響因素的各個部分：第一，合理匹配電機，盡量使電機的負載率達到或接近最佳負載率范圍，負載率不足25%時應(yīng)合理更換小容量電機；第二，應(yīng)用皮帶抽油機和雙驢頭抽油機等高效抽油設(shè)備，做好地面維護保養(yǎng)；第三，參數(shù)優(yōu)化措施是提高機采系統(tǒng)效率的主要途徑，實現(xiàn)參數(shù)最優(yōu)、效率最高、能耗最低、效益最佳是參數(shù)優(yōu)化的目標(biāo)，應(yīng)用提高機采系統(tǒng)效率優(yōu)化設(shè)計軟件是一個很好的選擇。

參考文獻：

[1] 肖彥英，康健，王威，余曉鐘，廖永剛.華慶油田抽油機井系統(tǒng)效率優(yōu)化措施分析與應(yīng)用[J]. 石化技術(shù). 2016（02）