吐哈油田提高抽油井系統(tǒng)效率的技術(shù)研究與應(yīng)用

馬玉花（中石油吐哈油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 鄯善838202）

王 勇（中石油吐哈油田分公司吐魯番采油廠，新疆 鄯善838202）

劉 兵（中石油吐哈油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 鄯善838202）

鐘 銀（中石油吐哈油田分公司溫米采油廠，新疆 鄯善838202）

段志英（中石油吐哈油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 鄯善838202）

吐哈油田提高抽油井系統(tǒng)效率的技術(shù)研究與應(yīng)用

馬玉花（中石油吐哈油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 鄯善838202）

王 勇（中石油吐哈油田分公司吐魯番采油廠，新疆 鄯善838202）

劉 兵（中石油吐哈油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 鄯善838202）

鐘 銀（中石油吐哈油田分公司溫米采油廠，新疆 鄯善838202）

段志英（中石油吐哈油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 鄯善838202）

針對吐哈油田抽油井存在的深抽大負(fù)荷、供液不足、氣體影響較重、井下功耗大、抽油機(jī)不平衡以及普遍存在的“大馬拉小車”等現(xiàn)象，對抽油井系統(tǒng)效率進(jìn)行了分析，從5個方面進(jìn)行了技術(shù)研究與應(yīng)用：解決地面損失耗功的配套技術(shù)；解決井下?lián)p失耗功的配套技術(shù)；解決供液不足引起的井下效率低的配套技術(shù)；功率精確平衡分析技術(shù)；電機(jī)配帶功率優(yōu)化技術(shù)。形成吐哈油田提高抽油井系統(tǒng)效率技術(shù)系列，達(dá)到了抽油井節(jié)能、降耗、增效生產(chǎn)的目的。

系統(tǒng)效率；抽油機(jī)；機(jī)械采油；節(jié)能；增效；吐哈油田

2006年吐哈油田共有抽油井1077口，開井834口，占總開井?dāng)?shù)的89.1%，抽油井產(chǎn)量占原油總產(chǎn)量的80.9%。抽油井為吐哈油田的主要采油方式，其能耗占總能耗的30.18%，深抽大負(fù)荷、供液不足、氣體影響較重、井下功耗大、抽油機(jī)不平衡以及普遍存在的“大馬拉小車”等現(xiàn)象是目前抽油井工作系統(tǒng)需要解決的主要矛盾［2］。為此，吐哈油田開展了提高抽油井系統(tǒng)效率的工作，研究了一系列提高抽油井系統(tǒng)效率的配套技術(shù)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

1 抽油井系統(tǒng)效率分析

抽油井系統(tǒng)效率是指地面電能傳遞給井下液體，將液體舉升到地面的有效做功能量與輸入能量之比。即：抽油機(jī)井的有效功率與電動機(jī)輸入功率之比［1］。

有效功率是指將井內(nèi)液體輸送到地面所需要的功率；輸入功率是指拖動機(jī)械采油設(shè)備的電動機(jī)的輸入功率。

抽油井系統(tǒng)效率可分為地面效率和井下效率兩大部分。以光桿懸繩器為界，懸繩器以上的機(jī)械傳動效率和電動機(jī)運(yùn)行效率的乘積為地面效率；懸繩器以下到抽油泵，再由抽油泵到井口的效率為井下效率，即：

式中，地面效率包括電動機(jī)效率、皮帶和減速箱效率、四連桿機(jī)構(gòu)效率；井下效率包括井口盤根盒效率、抽油桿效率、抽油泵效率和油管效率。

2 提高抽油井系統(tǒng)效率技術(shù)對策

由于抽油井系統(tǒng)效率由地面效率和井下效率兩部分組成，那么提高系統(tǒng)效率的途徑主要就是增加有效舉升功率、降低損失功率。損失功率包括地面損失功率和地下?lián)p失功率。圍繞提高抽油井系統(tǒng)效率的途徑，結(jié)合吐哈油田抽油井潛力，有針對性地開展了5個方面的技術(shù)研究工作。

2.1 解決地面損失耗功的配套技術(shù)

地面損失耗功主要包括電機(jī)損失、皮帶傳動損失、減速箱損失、四連桿損失、盤根盒損失、抽油機(jī)摩擦損失。為解決這一問題，在現(xiàn)場應(yīng)用中主要通過推廣兩級平衡抽油機(jī)、推廣應(yīng)用節(jié)能系列電機(jī)、采用永磁同步電機(jī)和石墨盤根密封系統(tǒng)等來達(dá)到提高地面效率的目的。推薦的節(jié)能組合為：節(jié)能電機(jī)＋節(jié)能抽油機(jī)＋石墨盤根。

2.2 解決井下?lián)p失耗功的配套技術(shù)

井下?lián)p失耗功包括桿管摩擦損失、液體摩擦損失、活塞摩擦損失、凡爾摩擦損失等。針對井下耗功大的井，研究的思路一是強(qiáng)化桿、管、柱的優(yōu)化設(shè)計，對于存在輕微失穩(wěn)彎曲的井，采用合理匹配油井工作制度、優(yōu)化桿柱組合、消除失穩(wěn)彎曲加以解決；二是對于失穩(wěn)彎曲嚴(yán)重的井，將防磨與降耗有機(jī)結(jié)合起來加以研究共同解決，除強(qiáng)化優(yōu)化設(shè)計外，引進(jìn)配套完善了防磨降耗工具組合（防失穩(wěn)補(bǔ)償器、加重抗偏磨副、分散浮力接箍等）來減輕、轉(zhuǎn)移磨損對象，達(dá)到防磨降耗提高系統(tǒng)效率的目的。

2.3 解決供液不足引起的井下效率低的配套技術(shù)

主要通過改變油井的工作制度，依據(jù)“較大泵徑、長沖程、慢沖次”的優(yōu)化原則及系統(tǒng)效率的敏感性分析，研制了二級減速器，同時調(diào)研引進(jìn)了低轉(zhuǎn)速永磁同步電機(jī)技術(shù)，引進(jìn)了低轉(zhuǎn)速永磁同步電機(jī)，達(dá)到降低沖次和提高功率因數(shù)的目的。

2.4 功率精確平衡分析技術(shù)

抽油機(jī)電流平衡法有兩個方面的弊端，一是該方法以峰值電流作為判斷平衡與否的依據(jù)，峰值電流不能準(zhǔn)確反映抽油機(jī)一個周期內(nèi)的全過程，因而帶有片面性；二是這種判斷易出現(xiàn)假平衡，即從電流峰值看是平衡的，但這個現(xiàn)象可能是平衡過重，在上行時做負(fù)功引起的。為此，引進(jìn)了功率精確平衡分析技術(shù)，該技術(shù)是對功率曲線進(jìn)行傅里葉分解，求出不平衡功率，計算出最佳平衡調(diào)整量，從而達(dá)到均方根功率、均方根扭矩最小，實現(xiàn)抽油機(jī)最安全、電機(jī)發(fā)熱量最少的目標(biāo)。

2.5 電機(jī)配帶功率優(yōu)化技術(shù)

針對吐哈油田存在的抽油井“大馬拉小車”的問題，引進(jìn)完善了電機(jī)配帶功率優(yōu)化技術(shù)，該技術(shù)是通過功率測試及負(fù)載率分析，優(yōu)選功率需求，從而達(dá)到電機(jī)功率的合理匹配。

3 礦場應(yīng)用效果分析

1）節(jié)能抽油機(jī)應(yīng)用及效果 ①改造常規(guī)游梁抽油機(jī)。2001年以來，吐哈油田共改造在用常規(guī)游梁抽油機(jī)75臺，改造后平均單井節(jié)能4kW，節(jié)電率為27.7%。②推廣應(yīng)用節(jié)能抽油機(jī)。油田共推廣應(yīng)用節(jié)能抽油機(jī)324臺，應(yīng)用后電機(jī)工作電流下降25%～50%，地面效率達(dá)到72%。③配套抽油機(jī)節(jié)能裝置。推廣應(yīng)用智能型空抽控制器60臺，用后節(jié)電達(dá)到35%以上。

2）二級減速器的應(yīng)用及效果 2007～2008年在鄯善、溫米、丘陵等油田共應(yīng)用二級減速器18井次，保持產(chǎn)液不變的情況下，平均系統(tǒng)效率提高6.07%，平均單井日節(jié)電達(dá)到51.23kW·h。

3）防磨降耗綜合技術(shù)的應(yīng)用及效果 防磨降耗綜合技術(shù)主要是采用井下防磨降耗工具等裝置轉(zhuǎn)移磨損對象或減輕磨損，實現(xiàn)節(jié)能降耗、延長檢泵周期的目的。防失穩(wěn)補(bǔ)償器、加重抗偏磨副、分散浮力接箍等3種井下防磨降耗工具在鄯善、溫米和丘陵等油田應(yīng)用了12井次，取得了較好的防磨降耗效果。平均系統(tǒng)效率提高8.79個百分點(diǎn)，平均單井日節(jié)電32.16kW·h。

4）永磁同步電機(jī)的應(yīng)用及效果 試驗引進(jìn)低轉(zhuǎn)速永磁同步電機(jī)，引進(jìn)電機(jī)主要以22、30kW為主，其最小沖次為2.2次/min。2008年丘陵、溫米、吐魯番等采油廠相繼推廣應(yīng)用，截至2008年10月，吐哈油田共應(yīng)用低轉(zhuǎn)速永磁同步電機(jī)209臺，措施井平均系統(tǒng)效率提高4.59個百分點(diǎn)，平均單井日節(jié)電32.85kW·h。

5）功率精確調(diào)平衡技術(shù)的應(yīng)用及效果 截至2008年10月，吐哈油田共進(jìn)行抽油機(jī)平衡調(diào)整268井次，調(diào)整后平均系統(tǒng)效率提高3.57個百分點(diǎn)，平均單井日節(jié)電22.87kW·h。

4 結(jié) 論

1）吐哈油田抽油井提高系統(tǒng)效率措施主要以供液不足、井下耗功、抽油機(jī)平衡調(diào)整等挖潛措施為主。

2）項目研究形成了一系列適合吐哈油田提高抽油井系統(tǒng)效率的配套技術(shù)，在現(xiàn)場應(yīng)用中取得了較好的效果，平均系統(tǒng)效率提高3.11個百分點(diǎn)。

3）吐哈油田提高抽油井系統(tǒng)效率工作取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］李穎川.采油工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2002.

［2］李道品.低滲透油田高效開發(fā)決策論［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003.

TE355.5

A

1000－9752（2010）05－0311－02

2010－03－05

馬玉花（1973－），女，1997年石油大學(xué)（華東）畢業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事采油工程技術(shù)研究與應(yīng)用工作。

［編輯］ 蕭 雨