抽轉螺技術可行性分析及評價

摘要：針對抽油機傳動過程能量損失較大、系統效率較低，致使總體能耗較高的問題，利用“老機換新”時機，將油井地面驅動設備由抽油機改為螺桿泵生產。現場應用結果表明，單井日耗電節約41.76kWh，56口措施井年累計節電85.357萬kWh。工藝的實施有效緩解了油田節能減排壓力，節支的同時實現了環保。

關鍵詞：節能;抽油機;螺桿泵;減排

作為油井常規舉升設備，抽油機隨油田的開發逐漸普及。因其可靠性和耐久性均展現出了很高的水平，因此作為油田舉升設備選型的首選，設備占有率也最高。目前抽油機舉升工藝仍沿用四連桿工藝，將電能轉化為機械能供給設備完成原油抽汲工作。通過典型井生產狀態下有桿抽油系統能流變化（表1）可知，從電機至抽油泵、油管的各個能量傳輸過程中存在能量損耗，系統效率僅為22.32%，能量損耗達77.68%。從能量損耗情況來看，抽油桿能量傳遞效率最低，其次是電機和皮帶減速器。如果能避免這部分能量損耗，系統效率將獲得大幅度提高，勢必取得非常好的效果，實現節能減排。

1 螺桿泵技術優勢

地面直驅螺桿泵技術主要采用地面電機直接驅動抽油桿作旋轉運動，配合控制箱的變頻器通過改變輸出頻率控制地面永磁電機轉速變化，井下利用抽油桿帶動螺桿泵轉子轉動，泵體中定轉子配合形成吸液-排液腔，將原油不斷漸進式排出，直至采出地面[1-2]。

從整個地面驅動原理上來看，螺桿泵驅動省去了常規抽油機井上皮帶減速機構和四連桿機構，由此產生的能耗衰減被徹底避免;其抽油桿運動方式與抽油機也顯著不同，抽油機抽油桿作上下往復運動，由抽油桿受沖擊彎曲造成的桿體偏磨較為嚴重，能耗損失明顯，而螺桿泵井的抽油桿作旋轉運動，排液速度穩定，桿體基本不受交變沖擊，偏磨引起的能耗損失將大大降低。因此，螺桿泵相比抽油機，其效率將大幅提高，節能效果顯著。

2 可行性分析

2.1技術可行性分析

與抽油機相比，螺桿泵井電機裝機功率低，電機運行功率平穩，效率高;不需要舉升抽油桿，功率損耗小;可連續抽油，泵吸入液體時間較長，有利于提高低產井泵效。例如某廠現有120-27螺桿泵258臺，最大運行轉速166轉/分，理論排量28.68m3，適合產液量小于20t的油井。統計這部分設備平均日耗電75kWh，與相同產液量抽油機比節電超過30%。

2.2 經濟可行性評價

10型抽油機換小為6型（或10型）抽油機與直接更換為螺桿泵舉升工藝對比見表2，其中GLB120-27螺桿泵井地面設備一次投資費用約為22.02萬元，年維護費用約為3.33萬元，年運行能耗費用1.55萬元。6型抽油機地面設備一次投資費用約為40.66萬元，年維護費用約為2.19萬元，年運行能耗費用2.33萬元。10型抽油機轉120-27螺桿泵15年總費用現值63.79萬元，比換小機型少15.56萬元。

3 節能減排評價

對現場56口老舊抽油機進行了更新，將地面設備改為螺桿泵地面設備生產。采用永磁無刷電機、變頻工控柜并配套了其他配套設施。其它地下管柱設備參照《螺桿泵舉升工藝手冊》和《區塊采油工程方案》設計實施。依據SY/T 5264-2012 油田生產系統能耗測試計算方法標準測試實施前后能耗。實施前后，單井有功功率下降1.74 kWh，日耗電降低41.76 kWh，年耗電節約15242 kWh，56口井實施后減少用電85.357萬度。

4 結束語

借舊機改造時機對抽油機轉螺桿泵生產，單井耗電節約效果顯著，試驗井減少燃燒標煤342t，預計少排放污染氣體合計890t，節約開支的同時實現了降低污染物排放量，推廣該項技術對節能減排有重要意義。

參考文獻：

[1]劉翠霞，鐘彬偉，馬慶.地面驅動螺桿泵采油技術的優化策略[J].化學工程與裝備，2020（06）：138-139.

[2]郝銘. 地面驅動螺桿泵轉速自動控制技術研究[D].西安石油大學，2015.

作者簡介：

陳廣志（1981-），男，2005年畢業于西安石油大學采油工程專業，目前從事油水井油井作業管理工作。Email：chenguangzhi@petrochina.com.cn?地址：黑龍江省大慶市大慶油田第二采油廠第一作業區。