優化參數設計，提高機采井系統效率

章勇

摘 要：抽油機采油是我廠主要的采油方式，但能耗較高，經過調查表明，我廠系統效率偏低，特別是稀油井系統效率偏低，導致能耗偏高。實施機采系統節能改造，提高機采系統效率，對降低生產成本意義重大。

關鍵詞：系統效率；優化設計；調整參數

1 前言

抽油機采油是我廠最主要的采油方式。從全廠電量消耗的構成看，機采系統耗電占74%，是我廠電能消耗最大的系統。2017年對抽油機運行狀況進行了測試分析，共調查抽油機1289臺（調查率82.8%），平均系統效率為22.6%（稠油井平均效率24.8%；稀油井平均效率15.9%），調查結果表明：系統效率偏低，能耗偏高。實施機采系統節能改造，提高機采系統效率，對降低生產成本意義重大。同時由于稀油井系統效率較低，我廠稀油井系統效率還有較大的提升空間。

為了提高油井系統效率，按照“控成本、挖潛力、提效益”的工作思路，通過對系統效率現狀全面調查分析，遵循“不影響油井產量，不發生躺倒井”的原則，應用能耗對標管理技術，依托機采參數優化設計軟件，以能耗最低為原則，對所有稀油檢下泵井的泵掛、泵徑，沖程、沖次等參數進行系統優化，確保抽油機在最低能耗狀態下運行。

2 技術措施

為此，我們組織技術人員開展了提高系統效率專題討論會，制定優化參數設計方案，并組織評價、設計及實施工作：

①對我廠200口稀油井系統效率及相關參數進行了測試，對節能潛力進行評價，其評價結果如下：

平均單井輸入功率為6.40kW（平均單井日耗電153.60kWh），平均系統效率為14.35%，平均功率因數為0.4864，平均平衡度93.3%，平均產液量12.0t/d，平均含水77.9%，平均動液面1091.8m，平均泵徑43.5mm，平均泵深1741.7m，平均沖程4.2m，平均沖次3.27次/min。

采用能耗最低為原則的評價方法，預測在保持產量目標一致的前提下，200口井平均單井輸入功率可由目前的6.40kW降至3.55kW，可降低2.85kW，單井年可節電2.85kW×24h×350天=23940kWh，200口井年可節電23940kW×200=478.8×104kWh；平均系統效率能夠從目前的14.35%提高到25.90%，平均可提高11%。目前系統效率實現率為55.4%，平均節電率預測能夠達到44.6%。

考慮到影響系統效率實現率的因素很多，如側鉆、封堵、套變、泵漏、管漏、結蠟、出砂等等。因此實際節電效果按系統效率實現率的80%計，即平均單井節約輸入功率為6.40kW-3.55kW÷80%=1.96kW，單井年可節電1.96kW×24h×350天=16464kWh，200口井預計年共節電16464kWh×200=329.28×104kWh，平均系統效率可達到20.72%。平均實際節電率能夠達到30.6%。

②使用機采參數優化設計軟件，以能耗最低為原則，對所有稀油檢下泵井的泵掛、泵徑，沖程、沖次等參數進行系統優化，確保抽油機在最低能耗狀態下運行。

以能耗最低為原則的優化設計方法是將有桿泵采油做為一個系統進行優化，在油井產液量相對穩定的前提下，各種管徑、桿徑、桿柱鋼級、泵徑、泵掛、沖程、沖次一一組合，每一種組合對應著一種機采效率，即對應著一種機采能量消耗，計算出每一種組合相應的年度耗電費用和輸入功率，以輸入功率最低的一組參數組合為所選擇的機采參數。設計中共綜合考慮了13個動靜態工作參數，比傳統的設計考慮的因素更多更全面，因而其設計結果基本能夠真實地再現油井的實際工作狀況。

優化內容包括：對抽油機井系統地面工況進行優化、井下產能情況進行優化、以及對井筒桿、管、泵系統進行優化。在對能耗充分分析論證的基礎上，根據能耗的實際發生情況，創造性將抽油機輸入功率進行了科學合理的劃分，開展了各種損失功率和膨脹功率的影響因素分析，建立了一套全新的機采能耗與相應影響因素的數學模型。

③針對油井不同問題，有針對性的設計應用雙向保護接箍、深抽泵、柔性金屬泵、旋轉扶正器、抽油泵上保護裝置等改善管、桿、泵工作環境的配套技術，有效改善桿、管、泵的運行環境和運行狀態，提高運行效率和運行質量，降低系統的生產能耗。

④根據油井產量及時調整工作參數，在保證油井正常產量的情況下，盡可能降低系統能耗。

3 結論

通過優化檢下泵參數設計，既保證了油井正常生產，又提高了油井系統效率、降低了生產電耗，實現了產量和效益雙贏，取得了明顯的經濟效益。同時增強了員工的節約挖潛、降本增效的意識，今后我們將繼續加強檢下泵參數優化設計工作，不斷轉變思想觀念，為實現我廠降本增效工程做出貢獻。

參考文獻

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