摻稀井抽油機系統(tǒng)效率影響因素與提高

張鵬

摘 要：利用抽油機采油是目前廣泛采用的采油方式之一，機采井系統(tǒng)效率是反映油井系統(tǒng)能耗和工作狀態(tài)的一個重要指標，為了充分發(fā)揮油田地層潛力，同時又減少能耗，需要盡可能地提高抽油機井系統(tǒng)效率。通過多個方面分析影響機采井系統(tǒng)效率的因素，提出了提升抽油機井運行效率的有效措施。

關(guān)鍵詞：機采井系統(tǒng)效率影響因素解決措施

1 摻稀機抽井系統(tǒng)效率的概念

摻稀機抽井系統(tǒng)效率是指地面上電能輸送給井下流體，將流體舉升到地面的有效輸出能量與系統(tǒng)輸入能量之比[1]。即：摻稀機抽井系統(tǒng)的有效輸出功率Ne與輸入功率Ni的比值。

2 摻稀機抽井系統(tǒng)效率影響因素分析

地面效率能量的損失主要分布在電動機、皮帶、減速箱、四連桿機構(gòu)4個部分上;井下效率能量的損失主要分布在盤根盒、抽油桿、抽油泵、油管效率4個部分[2]。因此摻稀機抽井系統(tǒng)效率受產(chǎn)液量多少、開井時長、抽油泵類型、工作制度、抽油機與電動機匹配程度、盤根盒松緊度、皮帶與減速箱、四連桿機構(gòu)因素的影響。

2.1電機

電動機效率是指電動機的輸出功率與輸入功率之比，一般來說，電動機銘牌上標的電動機效率是在電動機負載率高于60%的情況下的數(shù)據(jù)。電動機在運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生大量的熱量，同時電機機械部件之間的傳動也會造成機械能損失。電動機類型以及電動機與抽油機的匹配程度是影響電機效率的主要因素;選擇與抽油機相匹配的電機能提升系統(tǒng)效率。

2.2皮帶、減速箱

皮帶在運行過程中會與皮帶輪產(chǎn)生摩擦、打滑、振動、錯邊等能量損失，從而對摻稀機抽井系統(tǒng)效率產(chǎn)生一定的影響。同時，皮帶由于自身有一定彈性，因此在運行過程中會產(chǎn)生彈性形變能量損失。而皮帶的松緊程度、皮帶輪對正度以及同心度等都會對皮帶的傳動效率產(chǎn)生較大的影響;其中，皮帶的松緊程度是影響皮帶傳動效率的主要因素[3]。

2.3四連桿機構(gòu)

光桿功率與減速箱輸出功率的比值為四連桿機構(gòu)的傳動效率。其主要的功率損失為軸承及摩擦損失、鋼絲繩的變形損失。如果四連桿機構(gòu)的軸承潤滑性能不好，能量損失增加，進而影響系統(tǒng)效率?，F(xiàn)場抽油機一般每季度保養(yǎng)1次，保證各部件潤滑能力。

2.4抽油桿效率

抽油桿輸出功率與盤根盒輸出功率的比值叫做抽油桿效率。其主要能量損失為抽油桿與油管以及抽油桿與液體之間的摩擦損失、桿柱彈性形變產(chǎn)生的損失。抽油機的沖程、沖次與抽油泵的匹配程度等都會嚴重影響抽油桿效率。

2.5抽油泵效率

抽油泵的輸出功率與抽油桿輸出功率之比為抽油泵效率。其主要的能量損失為抽油泵柱塞與襯套之間的摩擦損失及泵漏失損失（又稱容積損失），原油流經(jīng)泵閥時的水力阻力而引起的功率損失（又稱水力損失）。通常情況下泵漏失損失是影響抽油泵能量損失的主要因素。

3 提高摻稀機抽井系統(tǒng)效率的主要措施

3.1加強油井現(xiàn)場管理制度

通過對抽油機井日常巡檢，掌握抽油機生產(chǎn)的第一手資料，及時發(fā)現(xiàn)存在的隱患，這些都是能提高摻稀機抽井系統(tǒng)效率投資少、見效快的有效舉措，使得摻稀機抽井實現(xiàn)最大經(jīng)濟效益[4]。實踐表明，當上、下沖程電流之比在0.75～0.95之間時能耗最低，但常規(guī)抽油機很難達到上述能耗，因此在普通抽油機上加裝監(jiān)測設備實現(xiàn)對抽油機平衡的精確管理，從而使抽油機的負荷平衡曲線與理論曲線更接近，達到提高系統(tǒng)效率的目的[5]。

3.2調(diào)整電流平衡率

抽油機的電流平衡率低，會減少抽油機壽命、抽油桿斷、電能耗費巨大的后果。研究表明，抽油機的平衡率在80%～115%之間為最佳。電流法現(xiàn)場應用較普遍，但某些情況下會出現(xiàn)假象平衡;因此同時采用功率法和電流法結(jié)合監(jiān)測油井平衡狀態(tài)，調(diào)整機采井電流平衡，提高抽油機井系統(tǒng)效率。

3.3合理的沉沒度

對于機采井來說，一般情況下，泵效隨著沉沒度再增大而提高，沉沒度超過400m后泵效也不會有大的變化;相反過大的沉沒度會使抽油桿、管過長而產(chǎn)生伸縮變形，造成較大的沖程損失，同時使負載增加，抽油泵壽命縮短，系統(tǒng)效率變低;但沉沒度過低會導致井下抽油泵凡爾壓力過低，使氣體從混合液中大量分離，降低泵效，嚴重時會造成“氣鎖”。

3.4更換節(jié)能電機

普通Y系列三相異步電動機的負載率大于50%后，電機效率基本保持在90%左右，而當負載率低于50%時，電機效率隨著負載率的增大而增大（圖4）。高效節(jié)能電機相比普通電機工作效率更高，具有啟動扭矩大、功率因數(shù)高的優(yōu)點，因此對電機負載率低于50%的抽油機井更換節(jié)能電機，提高其負載率，從而達到降低功耗，提高系統(tǒng)效率的目的。

4 總結(jié)

通過對稀機抽井系統(tǒng)效率影響因素的研究，發(fā)現(xiàn)摻稀機抽井系統(tǒng)效率的主要影響因素有電機效率、皮帶與減速箱效率、四連桿效率、盤根盒效率、抽油桿效率、抽油泵效率、油管效率，采取必要的對策，加強油井現(xiàn)場管理制度，調(diào)整抽油機的電流平衡率，選擇合適的沉沒度，對負載率低的井更換節(jié)能電機，從而最大程度的減少影響抽油機系統(tǒng)效率的因素，提高油田開采的經(jīng)濟效益。定期對抽油機系統(tǒng)進行維護和保養(yǎng)，降低事故的發(fā)生率。通過科學的管理和規(guī)范巡井制度，及時發(fā)現(xiàn)抽油機系統(tǒng)存在的隱患，加快智能油田建設的進度，實現(xiàn)節(jié)能增效的生產(chǎn)目標。

參考文獻

[1]浮昀.抽油機井系統(tǒng)效率現(xiàn)狀與潛力分析[J].石化技術(shù)，2018，25（1）：83.

[2]關(guān)寧，歐陽華章，李華.抽油機低效間抽井產(chǎn)液變化規(guī)律[J].油氣田地面工程，2006：25.

[3]孟慶昊.抽油機井系統(tǒng)效率影響因素及措施[J].化學工程與裝備，2019（04）：62-63.

[4]于慶.提高抽油機井系統(tǒng)效率的對策分析[J].石油石化節(jié)能，2016，6（1）：5-7.

[5]張楊.低滲透油藏有桿抽油系統(tǒng)優(yōu)化設計[D].東北石油大學，2017.