影響抽油機井系統能耗因素分析與降耗對策

李亦旅

【摘 要】目前，抽油機井能耗主要是電能。而能耗費用高已經成為開發操作成本超支的重要因素。因此必須熟悉抽油機井能耗各方面因素，優選能耗設備，通過抽油機的優化設計，調整電動機的抽汲參數，加強能耗設備改造力度，從整體降低抽油機井的生產運行能耗，達到較好的節能效果。本文首先對影響抽油機井系統能耗因素分析進行了分析，闡述了抽油機井的節能降耗的相關對策。

【關鍵詞】抽油機井；能耗分析；因素分析；降耗對策

一、抽油機井耗電現狀調查分析

查閱了某區塊歷年油井的生產資料（油井基礎資料和電機電流資料等），并結合抽油機井生產情況，經過測算發現，抽油井的平均電機功率為22.7KWh，單臺電機的功率利用率0.68，日耗電在370.5KWh，通過對比分析，發現有37口井的實際平均日耗電量偏高，其中19口井沉沒度小于100m，并且平均泵效都小于15%，參數偏大，這19口井的平均單井日耗電398KWh，并且檢泵周期只有402天，遠遠小于平均檢泵周期650天的水平，同時存在著抽油機平衡率低（平衡率小于75%）的井13口井，電機與抽油機匹配不合理的井2口井，盤根過緊2口井。參數不合理、平衡率低也是影響抽油機耗電的主要因素。

二、影響抽油機井系統能耗因素分析

1.抽油機負載率偏低。當前，抽油機的負載率處于偏低水平。當抽油機機型偏大，軸承和齒輪就會增加承擔負荷，導致無效功率增加，抽油機載荷利用率變小，抽油機總體利用水平就會被拉低。通常可以更換為小機型抽油機，達到降低單耗的目的。抽油機在運轉過程中，當電動機額定功率偏大，單井產量偏低，會造成無效功率損失的增加，為了降低無用功消耗，提高抽油機的利用率，可以將電動機控制在高效區運行。

2.抽油井抽汲參數不合理。單耗與沖速的平方呈正相關關系，因此沖速中對單耗影響較大。通常在抽汲參數的匹配中，會根據長沖程、低沖速、大泵徑的原則，結合其他影響因素進行優化設計，將能耗和單耗盡量控制在最低水平。但是目前，抽汲參數偏小的現象較為普遍，導致產液量能力沒有得到充分發揮，無法降低單耗。這種情況可以通過軟件優化調節沖程，還可以利用堵水的方式降低無效采出液的消耗，從而降低能耗。如果抽汲參數偏大，會導致抽油泵充滿程度低，會增加無效功消耗，這時可通過調節檢換泵、安裝減速裝置等方式控制單耗。

3.抽油機無效功偏多。當抽油泵嚴重漏失或者堵塞嚴重時，會使泵的供液不足，導致無效功率損失增加，造成相對單耗高，泵容積損失大，不利于抽油機的良性運行。這時應進行檢泵操作，優化匹配參數，對泵況進行恢復。抽油機部件調整不及時也會造成地面無效摩擦損失功率偏大，使無效功率損失增加，單耗偏高，這時通過采用調整松緊度的方式減少相對摩擦。

4.抽油機不平衡。從抽油機井的平衡方式來分析，抽油機井的平衡方式會隨著作業的進行兒發生改變，因此研究抽油機井實現隨動平衡。調查表明，目前抽油機井平衡率不到75%，是造成抽油機井能偏高的原因之一。

三、抽油機井的節能措施應用與分析

1.強化生產管理合理調整生產參數。針對前面的影響抽油機井耗電偏高的問題，根據生產實際，通過采取加強生產管理，合理調整生產參數及確定合理的工作制度，見到了很好的節電效果。抽油機井生產過程中由于工作參數過大，會使采液能力大于供液能力，供采不平衡，形成充不滿的現象。嚴重時會出現泵干磨而燒泵的現象。由于機桿泵組合不合理會引起抽油管桿柱振動加劇，影響抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮，從而降低泵效。針對這一問題，根據測得的功圖、液面，并結合單井的產量、壓力、機型等具體情況跟蹤分析，并及時與地質隊聯系，優化調小工作參數，對沉沒度低參數大的11口井調小參數，調小參數后，對低液面的15口井進行了調小對比調參前后，平均泵效提高了4.4個百分點，平均單井電流減低2.8安培。

通過對抽油機運行參數的合理調整，降低了低液面井的工作參數，平均單井減小電流4.4安培，達到了減小電流的目的。

2.采用智能電控制裝置。對于供液不足井，應有針對地選擇抽油機以提高節能效果，例如在供液不足井上作業前選用抽油機智能間歇節電控制裝置進行模擬試驗，根據短波吸收原理合理地設置氣液比值，從而實現裝置試驗的自動化控制，通過對實際氣液比值數據進行分析與研究，就可以設計出自動調整停、開機的抽油機程序，促進抽油機作業的高效穩定進行。利用智能電控制裝置有利于降低抽油機損耗率，能極大縮短抽油機工作周期，可以有效實現抽油機井節能的目的，還能延長抽油機的使用壽命，提高了抽油機生產管理的科學性和有效性。

3.改造非節能抽油機的結構。目前大部分的抽油機都采用供電模式，耗電量占據整個機采系統總耗電量的90%以上，因此抽油機是油田采集作業中最耗電的設備。據調查，油田生產中使用的大部分抽油機都是非節能型的，單機能耗較高，節能效果低下，嚴重影響了單井產液效率。所以，我們應加強對非節能抽油機的改造，實現節能降耗。目前改造使用的復合平衡抽油機屬于下偏杠鈴游梁類型的，是在普通游梁抽油機的基礎上進行加工而成的，根據其杠鈴質量中心的方位與結構特點，與游梁中心水平線的角度進行校對與調整，使連線偏向下一個角度，而運轉圓弧的半徑是保持固定的，這樣就能有效加大力矩，減少連桿傳動過程中的抽油機的性能損耗，極大提高了采油效率。另外，在對抽油機改造之前，應選擇性能系數低且壽命長的機型，這樣能促進節能效果的提升，還能提高改造機的利用率，降低改造的平均成本。

4.提高泵效恢復地層供液能力。由于地層供液能力低，抽油泵的吸入口壓力低于飽和壓力，造成地下的原油中溶有大量的天然氣在泵吸入口脫出，氣體進泵必然減少進泵液體的量，從而使泵效降低，有時候出現氣鎖現象的發生，針對這一問題，在生產過程中利用套管放氣閥或人工控制的方法將產出的天然氣從套管放入回油管線，對8口供液不足井中的3口井實行了這一措施，見到了很好的效果，起到了降低套壓、沉沒度上升、泵充滿系數變大，泵效提高的作用。對比3口井，措施前后平均單井套壓下降了0.58 Mpa，泵效上升了4.7個百分點，日增加產液0.3t，日增油0.1t。對其他5口供液不足的井實行了每天生產8小時的間抽措施，間抽后產量沒有發生變化，達到了節電的目的。

5.有效提高抽油機平衡率。抽油機的平衡率，一方面決定是影響抽油機的使用壽命，另一方面是影響抽油井的耗電，平衡率低使抽油機運行過程的上下行程中載荷變化過大，進而使平均電流過大，增加了油井的耗電，在這種情況下對13口不平衡的井采取了調整平衡的措施，調整后有10口井平衡率達到85%以上，3口井達到75%以上，并且調整前后電流對比，平均單井電流下降3.4安培。

6.調整電機。對大馬拉小車的2口井，把2口井的電機由37KW調小到22KW，調整后，2口井的生產正常，這樣單井功率降低15KW，日單井節電200KWh，2口井到現在已經生產超過9個月時間，節電達到8.2萬KWh。

通過以上措施的實施，達到了節約抽油機井耗電的目的，也為進一步搞好抽油機井降低耗電提供了經驗保證。

四、結語

近年來，我國油田機系統能耗不斷增加，單井能耗費用嚴重阻礙了抽油機未來的應用于發展。抽油機井系統能耗與抽油機負載率、抽汲參數以及無效功等因素有關，要熟悉抽油機井的綜合能耗因素，優選能耗設備，進行抽油機的裝置優化，對非節能抽油機進行節能改造，從宏觀系統層面實現節能，全面提高機采系統的能源利用率，有效地降低能耗。

【參考文獻】

[1] 劉波. 抽油機井系統效率影響因素分析及對策研究[D].長江大學，2013.

[2] 吳雪琴. 有桿抽油系統能耗與節能技術研究[D].長江大學，2012.