提高機(jī)采系統(tǒng)效率的措施及建議

提高機(jī)采系統(tǒng)效率的措施及建議

李德格 袁秀堂 張 君 全高志 尚 濱

河南油田分公司采油一廠

參數(shù)不合理，電機(jī)匹配不合理，井斜等都是導(dǎo)致機(jī)采系統(tǒng)效率較低的因素。高轉(zhuǎn)差電機(jī)與普通電機(jī)相比電機(jī)效率和功率因數(shù)都有所提高，可以改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。在現(xiàn)場(chǎng)與普通電機(jī)相比測(cè)試，有功節(jié)電率為10.5%，綜合節(jié)電率為17.42%。雙驢頭抽油機(jī)與普通游梁抽油機(jī)相比，機(jī)械采油系統(tǒng)效率提高了1.16%，單耗下降28.41%，節(jié)電率為11.67%；偏輪式抽油機(jī)與普通游梁式抽油機(jī)對(duì)比，機(jī)械采油系統(tǒng)效率提高了0.94%，單耗下降至16.36%，節(jié)電率至19.59%。

河南油田；機(jī)采系統(tǒng)；效率；措施；測(cè)試；效果

機(jī)采系統(tǒng)效率是衡量機(jī)械采油水平的一個(gè)綜合性指標(biāo)，可定量地反映出油井舉升能耗，甚至可定性地反映出地面裝備配套水平和管理水平、井下優(yōu)化設(shè)計(jì)水平以及油井運(yùn)行工況。參數(shù)不合理，電機(jī)匹配不合理，井斜等都是導(dǎo)致機(jī)采系統(tǒng)效率較低的因素。河南油田采油一廠采油六隊(duì)目前油井總井?dāng)?shù)139口，其中抽油機(jī)井106口，開(kāi)井抽油機(jī)裝機(jī)總?cè)萘? 295 kW，平衡度小于85%、大于100%的油井有42口，沉沒(méi)度在400 m以上的油井有25口，泵效低于35%的有24口，系統(tǒng)效率低于28%的有17口，參數(shù)匹配不合理的有28口，安裝運(yùn)行75 kW電機(jī)7臺(tái)，10 m3/d低產(chǎn)低液井共計(jì)18口（其中5 m3/d以下低產(chǎn)井7口；5～10 m3/d低產(chǎn)井11口）。上述情況說(shuō)明，由于低產(chǎn)低能井較多，參數(shù)不合理，電機(jī)匹配不合理，井斜等原因?qū)е聶C(jī)采效率較低，只有27.13%。因此探討提高機(jī)采系統(tǒng)效率的方法措施、新技術(shù)新產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，具有重要的作用與意義。

1 方法與措施

（1）優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)，提高機(jī)采系統(tǒng)效率，降低能耗。沖程、沖次與實(shí)際產(chǎn)能匹配且地層能量充足油井采用大泵徑、長(zhǎng)沖程、低沖次、淺泵掛；供液不足油井采用小泵徑、低沖次、深泵掛，提高供液能力和產(chǎn)液能力，降低單耗，提高效率。

（2）加強(qiáng)抽油機(jī)平衡管理，使抽油機(jī)平衡度保持在85%～100%的高效范圍內(nèi)，并逐步推廣應(yīng)用功率法調(diào)平衡技術(shù)。

（3）依靠節(jié)能新設(shè)備和節(jié)能新技術(shù)的引進(jìn)與應(yīng)用，提高地面系統(tǒng)效率。

（4）優(yōu)化抽油機(jī)動(dòng)力匹配，解決抽油機(jī)電機(jī)大馬拉小車的問(wèn)題。

（5）加強(qiáng)抽油機(jī)井的科學(xué)管理，進(jìn)一步減少摩擦損耗。

2 測(cè)試結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)采油一廠采油六隊(duì)所有被測(cè)試井的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出測(cè)試結(jié)果如下：

（1）通過(guò)測(cè)算，機(jī)采井平均有功功率為14.06kW，平均產(chǎn)液量為41.02 t/d，平均有效功率為4.60 kW，平均光桿功率為8.45 kW，平均地面效率為60.15%，平均井下效率為56.73%，平均系統(tǒng)效率為34.12%，平均單耗為8.22 kW·h/t。根據(jù)《機(jī)械采油系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行（SY/T6374—1998）》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)優(yōu)化井測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知：功率因數(shù)小于0.4的油井有16口，占被測(cè)井?dāng)?shù)的27.1%，大于0.4的油井有43口，占被測(cè)試井?dāng)?shù)的72.9%；平衡度在85%～100%的合格井有22口，占被測(cè)井?dāng)?shù)的37.3%，不合格井有37口，占被測(cè)井?dāng)?shù)的62.7%；裝置功率利用率低于20%的不合格井有18口，占被測(cè)井?dāng)?shù)的30.5%，在20%～25%的合格井有15口，占被測(cè)井?dāng)?shù)的25.4%，大于25%的優(yōu)秀井有26口，占被測(cè)井?dāng)?shù)的44.1%；系統(tǒng)效率低于20%的不合格井有14口，占被測(cè)井?dāng)?shù)的23.7%，在20%～25%的合格井有2口，占被測(cè)井?dāng)?shù)的3.4%，大于25%的優(yōu)秀井有43口，占被測(cè)井?dāng)?shù)的72.9%。

（2）本次測(cè)試中共測(cè)試永磁電機(jī)井7口，其平均無(wú)功功率為13.54 kvar，普通電機(jī)無(wú)功功率為25.10 kvar。通過(guò)對(duì)比，使用永磁電機(jī)平均無(wú)功功率下降46.05%；普通電機(jī)平均功率因數(shù)為0.513，而使用永磁電機(jī)平均功率因數(shù)為0.801，功率因數(shù)上升率為56.14%。永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)速始終同步于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，過(guò)載能力強(qiáng)，啟動(dòng)力矩是異步電機(jī)的1.5～3倍。在滿足抽油機(jī)啟動(dòng)要求時(shí)，可減小電機(jī)的配備功率，因此對(duì)于電機(jī)功率配置過(guò)大的油井改裝永磁電機(jī)可以有效地解決“大馬拉小車”的問(wèn)題，降低能耗。

（3）對(duì)6口安裝有超越離合器的油井安裝前、后的工況對(duì)比發(fā)現(xiàn)，安裝前其平均噸液提升百米耗有功0.189 kW·h，安裝后平均噸液提升百米耗有功0.146 kW·h，下降了22.75%；安裝前其平均系統(tǒng)效率為25.41%，安裝后平均系統(tǒng)效率為28.49%，安裝上升了3.08個(gè)百分點(diǎn)。通過(guò)對(duì)優(yōu)化井測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析表明：采油一廠通過(guò)對(duì)六隊(duì)示范區(qū)機(jī)采系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能治理、技改、優(yōu)化，已經(jīng)取得明顯的節(jié)能效果，系統(tǒng)效率得到明顯提高，原油生產(chǎn)單耗降低幅度明顯，示范區(qū)優(yōu)化井的節(jié)能潛力得到比較充分的挖掘。

3 應(yīng)對(duì)策略

3.1 合理配置源頭

國(guó)家已明令1998年底淘汰S7型變壓器，河南油田仍有部分油田在使用，這些變壓器在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)間長(zhǎng)，空載損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該油田的S7型變壓器使用比例為40.36%。且變壓器存在著“大馬拉小車”現(xiàn)象，變壓器負(fù)載率為22%，低于標(biāo)準(zhǔn)40%的要求。

采用永磁電動(dòng)機(jī)主要是為了解決抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)功率匹配不合理和“大馬拉小車”的現(xiàn)象。采用永磁電動(dòng)機(jī)，其主要優(yōu)點(diǎn)是效率和功率因數(shù)高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過(guò)載能力強(qiáng)，可替代比它大1～2個(gè)功率等級(jí)的異步電動(dòng)機(jī)。2004年10月10日至2004年11月23日，對(duì)采油一廠江河油礦采油十一隊(duì)改換永磁同步電動(dòng)機(jī)前后的節(jié)能效果進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試，平均有功節(jié)電率為6.07%，平均綜合節(jié)電率為24.61%。

高轉(zhuǎn)差電機(jī)與普通電機(jī)相比電機(jī)效率和功率因數(shù)有所提高，可以改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，從提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。在現(xiàn)場(chǎng)與普通電機(jī)相比測(cè)試，有功節(jié)電率為10.5%，綜合節(jié)電率為17.42%。

3.2 采用節(jié)能型抽油機(jī)

表1為抽油機(jī)實(shí)測(cè)參數(shù)對(duì)比結(jié)果。

表1 抽油機(jī)實(shí)測(cè)參數(shù)對(duì)比

通過(guò)測(cè)算的結(jié)果看，雙驢頭抽油機(jī)與普通游梁抽油機(jī)相比，機(jī)械采油系統(tǒng)效率提高了1.16%，對(duì)比單耗下降率28.41%，對(duì)比節(jié)電率為11.67%；偏輪式抽油機(jī)與普通游梁式抽油機(jī)對(duì)比，機(jī)械采油系統(tǒng)效率提高了0.94%，對(duì)比單耗下降至16.36%，節(jié)電率為19.59%，

3.3 調(diào)節(jié)抽油機(jī)平衡度

抽油機(jī)調(diào)平衡的最大目的就是節(jié)能，判斷抽油機(jī)平衡的標(biāo)準(zhǔn)是平衡率，即抽油機(jī)上行最大電流與下行最大電流之比。通過(guò)對(duì)油井進(jìn)行平衡塊不同位置的調(diào)整測(cè)試得到了一個(gè)平衡塊最佳位置。河南油田曾經(jīng)對(duì)H210、H2304、H232、T111這4口井的平衡塊進(jìn)行了調(diào)節(jié)，測(cè)試結(jié)果表明，調(diào)節(jié)后系統(tǒng)效率平均提高1.64%，節(jié)電率為13.21%，詳細(xì)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 抽油機(jī)調(diào)平衡后機(jī)采系統(tǒng)效率變化測(cè)算

3.4 對(duì)抽油機(jī)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化

有桿抽油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)是以油層、井筒以及抽油設(shè)備(機(jī)、桿、泵)所組成的有桿抽油系統(tǒng)為研究對(duì)象，以油層、井筒、機(jī)—桿—泵3個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)為基礎(chǔ)，以經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)而進(jìn)行的。其著眼點(diǎn)是合理配置生產(chǎn)設(shè)備和優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)生產(chǎn)參數(shù)（如調(diào)沖程、沖次，優(yōu)化泵徑，降低沉沒(méi)度等），因地制宜，針對(duì)油藏的開(kāi)采特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)采系統(tǒng)效率是反映機(jī)采管理水平的一個(gè)重要指標(biāo)，其影響因素較多，涉及面廣。提高機(jī)采系統(tǒng)效率就是對(duì)抽油機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)、抽油桿、抽油泵以及配套技術(shù)進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)。通過(guò)對(duì)抽油機(jī)系統(tǒng)效率的研究，采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)匹配，加強(qiáng)管理，能夠提高抽油機(jī)系統(tǒng)效率，達(dá)到節(jié)能降耗、降低采油成本的目的。

（0377）63835435、wangzhengxu2530@163.com

（欄目主持 楊 軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.003

李德格：2009年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)在河南油田分公司第一采油廠井下作業(yè)監(jiān)督站從事技術(shù)工作。