抽油機(jī)井提高系統(tǒng)效率簡析

趙霜霜

【摘要】油田生產(chǎn)中廣泛使用抽油機(jī)采油，抽油機(jī)機(jī)械采油的系統(tǒng)效率主要包括地面效率與井下效率。在實際生產(chǎn)中，地面效率容易檢測、計算和調(diào)整，井下效率則取決于產(chǎn)液量、動液面泵效以及管柱的狀況。文章僅對提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率進(jìn)行簡單分析，旨在為優(yōu)化設(shè)計抽油機(jī)運行參數(shù)提高油田產(chǎn)量提供參考。

【關(guān)鍵詞】抽油機(jī) 系統(tǒng)效率 螺桿泵

1 系統(tǒng)效率的理論計算

將抽油機(jī)井的地面設(shè)備（抽油機(jī)）與井下設(shè)備（桿、管、泵）作為一個系統(tǒng)，抽油機(jī)井系統(tǒng)效率η是系統(tǒng)的輸出功率P2與系統(tǒng)的輸入功率P1之比η= P2/ P1.。

而任何一個功率變換系統(tǒng)都會存在著功率損失，系統(tǒng)的輸入功率P1是系統(tǒng)的輸出功率P2與損失功率PS之和。P1=P2+PS

綜合上式系統(tǒng)效率可以表示為：

從式中可以看出，提高系統(tǒng)效率的途徑有兩個：一是減少損失功率；二是增加有效舉升的功率。

2 影響抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的因素

根據(jù)抽油機(jī)井工作特點，抽油機(jī)功率損失主要是抽油機(jī)正常生產(chǎn)時井下桿柱和液柱重量加載給電動機(jī)的負(fù)荷引起的功率損失；同時也包括抽油機(jī)傳動磨損、電動機(jī)自損耗以及井下桿、管、泵液體間的磨阻造成的功率損失。

2.1 抽油機(jī)井地面部分的影響因素2.1.1 電動機(jī)自損耗

電動機(jī)本身發(fā)熱引起溫升增加，降低了電動機(jī)的輸出功率。安裝電動機(jī)功率過大，出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，電動機(jī)自損耗增加。

2.1.2 電路線損

供電線路老化以及配電箱設(shè)計不合理時線路損耗會大量增加。電動機(jī)進(jìn)行電容無功補(bǔ)償?shù)娜萘恐翟O(shè)置不合理時會出現(xiàn)過補(bǔ)或欠補(bǔ)，為克服過補(bǔ)或欠補(bǔ)，電機(jī)運行時能耗也會增加。目前運行的節(jié)能配電箱都具有電容自動補(bǔ)償功能，電路線損大大降低。

2.1.3 設(shè)備傳動損耗

設(shè)備傳動損耗包括皮帶傳動損失、減速箱損失、四連桿機(jī)構(gòu)損失和井口密封盒功率損失。皮帶傳動效率較高，可達(dá)98%，其傳動損失僅為2%；減速箱傳動效率為90%，在潤滑良好的情況下，其損失在10%左右；四連桿機(jī)構(gòu)傳動效率為95%，在潤滑保養(yǎng)良好的情況下，其損失在5%左右。以上三部分總的傳動效率在84%左右，在潤滑保養(yǎng)到位的情況下，進(jìn)一步提高傳動效率的潛力不大。

在傳動部分井口密封盒功率損失是比較小的，只有當(dāng)油井含水達(dá)到95%以上時，盤根容易漏失，此時密封較緊，缺少潤滑，盤根密封的有效期縮短，此時的功率損失才稍微大一點。

2.2 井下部分影響因素

2.2.1 抽油桿與油管間的磨阻

由于井身結(jié)構(gòu)和桿管應(yīng)力變化的影響，抽油桿運動時，桿管彎曲接觸部位會產(chǎn)生摩擦阻力。

2.2.2 抽油泵機(jī)械磨阻

抽油泵柱塞與襯套間的機(jī)械摩擦所產(chǎn)生的阻力，砂、蠟等異物也會造成柱塞表面光潔度變差而大大增加磨阻。2.2.3 桿管與流體間的磨阻

抽油井生產(chǎn)時井筒內(nèi)流體與桿管間存在一定的流動摩擦阻力，當(dāng)桿管表面結(jié)蠟、腐蝕時會造成磨阻增加，抽油機(jī)負(fù)荷增加，能耗上升。

2.3 其他影響因素

2.3.1 生產(chǎn)參數(shù)不合理

當(dāng)?shù)貙幽芰恳欢〞r，生產(chǎn)參數(shù)過小，違背了效能最大化原則，生產(chǎn)參數(shù)過大，泵效較低，無功損耗上升

2.3.2 舉升方式不合理

對于地層條件差，特別是低產(chǎn)液井，抽油機(jī)舉升受到桿柱重量的限制，進(jìn)一步降低裝機(jī)功率，降低抽油機(jī)能耗，降低噸液耗電的潛力不大。

3 影響A油田能系統(tǒng)效率的主要因素3.1 電動機(jī)自損耗大，電機(jī)功率利用率低

A油田目前還有普通Y系列30KW以上電機(jī)35臺，普通配電箱16個，普通Y系列電動機(jī)自損耗大，無用功消耗大。普通配電箱無補(bǔ)償裝置，功率因數(shù)低，電能利用率低。

3.2 井口密封盒功率損失。

目前A油田油井含水95%以上有149口井，這部分井盤根與金屬光桿的磨阻大，盤根密封的有效期縮短。3.3 生產(chǎn)參數(shù)不合理。

A油田參數(shù)不合理井主要有四方面影響，一是參數(shù)偏大，泵效偏低；二是泵徑偏小，地面參數(shù)調(diào)整余地?。蝗浅橛蜋C(jī)機(jī)型偏大，地面參數(shù)調(diào)整難度大；四是控制高含水井的產(chǎn)液量，個別井不易放大生產(chǎn)壓差。3.4 舉升方式不合理。

目前A油田日產(chǎn)液在4-10t的井有65口井，平均系統(tǒng)效率13.7%?，F(xiàn)有的抽油機(jī)舉升系統(tǒng)對進(jìn)一步降低能耗難度很大。4 提高A油田系統(tǒng)效率的方法探討

通過抽油機(jī)井動態(tài)測試數(shù)據(jù)，油井管柱結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)參數(shù)和地層能量狀況進(jìn)行綜合分析，針對不同影響因素應(yīng)采取相應(yīng)的治理方法。

（1）合理優(yōu)化匹配抽油機(jī)電機(jī)的運行。為了提高設(shè)備運行效率，降低設(shè)備耗電，A油田加大了對Y型電機(jī)的更換力度，首先，普通電機(jī)改造為多功率一體化節(jié)能電機(jī)57臺，前后測試數(shù)據(jù)對比，平均單井系統(tǒng)效率提高4.52%。其次，更換高轉(zhuǎn)差雙速電機(jī)，10月后更換9臺，安裝前后測試數(shù)據(jù)對比，平均單井系統(tǒng)效率提高5.2%。但仍有部分油井仍未進(jìn)行更換，為了進(jìn)一步提高油田的平均系統(tǒng)效率，剩下的抽油機(jī)的電機(jī)就需要給予及時的更換。

（2）對參數(shù)不合理，地面參數(shù)無調(diào)整余地的采油井采取間抽生產(chǎn)。

（3）實施“五率”動態(tài)調(diào)整。根據(jù)抽油機(jī)運行情況，定期對電流資料進(jìn)行抽查，要求單井平衡比在90-100%之間，對電流變化大和措施井，及時對平衡率進(jìn)行調(diào)整，降低無效功消耗。全年共調(diào)整平衡124井次，調(diào)整前后測試平均單井日耗電下降20.2KW. h，系統(tǒng)效率提高1.8%。

（4）優(yōu)化調(diào)整生產(chǎn)運行參數(shù)。A油田按照“大泵徑、長沖程、低沖次”的參數(shù)調(diào)整原則，對高沖次井調(diào)小參數(shù)24口井、對泵徑偏大井換小泵7口井、對低沖程、高沖次抽油桿彈性變形和慣性損失大的井，調(diào)大沖程、調(diào)小沖次4口井。共調(diào)整35井次，平均消耗功率下降1.9KW.h，平均節(jié)電率16.6%，平均單井日節(jié)電25.1KW.h，平均系統(tǒng)效率提高12.4%。所以在此之上要進(jìn)一步提高油井生產(chǎn)運行參數(shù)的調(diào)整。

（5）改變舉升方式，進(jìn)一步降低機(jī)采能耗。從舉升方式看，A油田基本都是采用有桿泵、抽油機(jī)連續(xù)舉升方式采油，而對于日產(chǎn)液小于10t的井通過調(diào)整工作參數(shù)和更換節(jié)能電機(jī)等很難取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。對日產(chǎn)液在4～10t的井用抽油機(jī)連續(xù)舉升方式采油是不經(jīng)濟(jì)的。目前A油田日產(chǎn)液在4～10t的有65口井，平均系統(tǒng)效率13.7%，低于全油田15.12%。這部分井可以通過改變舉升方式，建議采用成熟的小排量（10～20m3/d）螺桿泵進(jìn)行連續(xù)采油。

5 結(jié)論與認(rèn)識

（1）對抽油井產(chǎn)量低的井，可以通過更換螺桿泵來提高系統(tǒng)效率。

（2）在電機(jī)、抽油機(jī)改造工作量大，而耗資大不易執(zhí)行的情況下。可以通過加大油井的日常管理力度來達(dá)到提高系統(tǒng)效率的目的，例如調(diào)平衡、及時檢換泵。

（3）對抽油機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析和治理，找出其影響的主要因素，針對主要影響因素做工作，才能在提高抽油機(jī)系統(tǒng)效率，降低單井能耗上取得較為理想的效果。