機(jī)采系統(tǒng)效率影響因素研究

劉慶偉（勝利油田有限公司臨盤采油廠 山東 臨邑）

一、抽油機(jī)影響因素研究

1.抽油機(jī)平衡率對(duì)系統(tǒng)效率的影響

在采油生產(chǎn)的過程中，由于原油物性的變化，油層供液能力的變化及油井工作制度的改變，都會(huì)破壞抽油機(jī)原來的平衡狀況。為了保證抽油機(jī)安全運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，必須隨時(shí)對(duì)平衡率不達(dá)標(biāo)的抽油機(jī)井調(diào)整。

2.抽油機(jī)負(fù)載率對(duì)系統(tǒng)效率的影響

理論分析：

A、抽油機(jī)電機(jī)輸出功率計(jì)算公式：

N=M e×n/9549 η

式中符號(hào)意義：M e—傳至曲柄軸上的扭矩-等值扭矩,N.m

n—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，r/mi n

η—電機(jī)軸到曲柄軸的效率

B、抽油機(jī)減速箱曲柄軸實(shí)際最大扭矩計(jì)算公式:

M ma x=1.8×s+0.202×s×(Fma x-Fmi n)

式中符號(hào)意義：Fma x—抽油機(jī)懸點(diǎn)最大負(fù)荷，KN

Fmi n—抽油機(jī)懸點(diǎn)最小負(fù)荷，KN

S—抽油機(jī)沖程，m

從上面的兩個(gè)公式中可以看出：抽油機(jī)電機(jī)輸出功率主要取決于抽油機(jī)的負(fù)載，也就是說不同機(jī)型的普通游梁機(jī)在相同負(fù)載的情況下耗電量差別不大。

3.節(jié)能型抽油機(jī)與常規(guī)游梁式抽油機(jī)單耗對(duì)比

理論表明：相同載荷下，普通12型機(jī)啟動(dòng)電流、運(yùn)行電流高于雙驢頭機(jī)；雙驢頭機(jī)高于皮帶機(jī)，12型機(jī)啟動(dòng)電流高出皮帶機(jī)三倍以上，這是普通機(jī)型較節(jié)能機(jī)型電機(jī)功率大的根本原因；三類機(jī)型均存在“負(fù)功”值，其中，皮帶機(jī)最低。

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)：抽油機(jī)井中統(tǒng)計(jì)出負(fù)載相當(dāng)?shù)挠途?，比較其在相近的工況條件下使用皮帶機(jī)與承載能力相當(dāng)?shù)钠胀ㄓ瘟簷C(jī)的耗能情況，見表1。表中數(shù)據(jù)顯示：在相近的條件下使用皮帶機(jī)比普通機(jī)的噸液百米耗電量低，皮帶機(jī)較普通游梁機(jī)節(jié)能。

表1 、600型皮帶機(jī)與普通10型機(jī)耗能對(duì)比表

二、電機(jī)影響因素研究

1.電機(jī)經(jīng)濟(jì)負(fù)載率的確定

概念：電機(jī)負(fù)載率=電機(jī)輸出功率/電機(jī)額定功率

石油大學(xué)白連平教授做了抽油機(jī)電機(jī)負(fù)載率與效率的關(guān)系曲線可見：當(dāng)電機(jī)負(fù)載率低于20%時(shí)，隨著負(fù)載率的提高，電機(jī)運(yùn)行效率上升幅度較大，當(dāng)電機(jī)負(fù)載率高于20%時(shí)，隨著負(fù)載率的提高，電機(jī)運(yùn)行效率上升緩慢，當(dāng)電機(jī)負(fù)載率高于40%時(shí)，隨著負(fù)載率的提高，電機(jī)運(yùn)行效率基本穩(wěn)定在90%。

2.光桿功率法計(jì)算確定抽油機(jī)電機(jī)額定功率

概念：光桿功率—抽油機(jī)光桿提升液體并克服井下各種阻力所消耗的功率

P=(Fma x-Fmi n)×s×n×1000/59976

P—光桿功率，k w

Fma x—實(shí)測(cè)抽油機(jī)懸點(diǎn)最大負(fù)載，KN

Fmi n—實(shí)測(cè)抽油機(jī)懸點(diǎn)最小負(fù)載，KN

s—光桿沖程，m

n—沖次，mi n-1

三、井筒影響因素研究

1.沉沒度對(duì)系統(tǒng)效率的影響及合理沉沒度確定

沉沒度對(duì)系統(tǒng)效率的影響有兩方面：沉沒度過小，會(huì)降低抽油泵的充滿度，液量少，系統(tǒng)效率低；沉沒度過大，桿、管沖程損失增大，由于抽油桿重量增加造成抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷增加，能耗增加，系統(tǒng)效率也低。對(duì)應(yīng)于一個(gè)最低的噸液百米耗電值，我隊(duì)各種泵徑均有一個(gè)相對(duì)合理的沉沒度，其中Φ70 mm以下泵合理的沉沒度為200-400 m；Φ70 mm泵合理的沉沒度為小于200 m。

2.偏磨井治理對(duì)系統(tǒng)效率的影響

偏磨井在我隊(duì)占有近四分之一比例，它對(duì)油井負(fù)載的影響不容忽視。通過專項(xiàng)治理，并對(duì)治理前后對(duì)系統(tǒng)效率的影響進(jìn)行了分析可以看出，偏磨井治理前后，平均日耗電量下降15.1%,平均系統(tǒng)效率上升6.0%，治理偏磨對(duì)提升系統(tǒng)效率有積極作用。

3.生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化對(duì)單耗的影響

利用調(diào)查數(shù)據(jù)，摸索油井相對(duì)合理的工作參數(shù)組合，在相似工況下分別按泵徑作出不同工作制度與噸液百米耗電的關(guān)系表(見表9)。從表中數(shù)據(jù)可以看出：油井在相似工況生產(chǎn)，大泵徑、長沖程、低沖次運(yùn)行的噸液百米耗電低。但相同沖程下，泵徑最大化與沖次最小化定量規(guī)律還有待進(jìn)一步探討，需要進(jìn)一步深層次的做理論分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作。

結(jié)論

通過地面、井筒分節(jié)點(diǎn)對(duì)機(jī)采井系統(tǒng)效率影響因素的分析和研究，取得以下結(jié)論性認(rèn)識(shí)：

1.抽油機(jī)方面：

（1）結(jié)合月度電量數(shù)據(jù)和橫向?qū)Ρ?，電流法是一簡便易行的判斷抽油機(jī)是否在平衡狀態(tài)下工作的方法。功率法是消除油井假平衡現(xiàn)象的有效手段。平衡率在80%--110%情況下最節(jié)能。

（2）抽油機(jī)負(fù)載率對(duì)系統(tǒng)效率影響不大，油井單耗與負(fù)載率不成線性關(guān)系。

（3）皮帶機(jī)和雙驢頭抽油機(jī)較普通游梁式抽油機(jī)節(jié)能。

（4）抽油機(jī)負(fù)載率較低的地區(qū)，新井購置新機(jī)以懸點(diǎn)負(fù)荷不超過10 t的皮帶機(jī)或雙驢頭機(jī)為首選。

2.電機(jī)方面：

（1）確定了抽油機(jī)電機(jī)經(jīng)濟(jì)負(fù)載率：20%。

（2）光桿功率法計(jì)算確定抽油機(jī)電機(jī)額定功率是有效避免抽油機(jī)電機(jī)“大馬拉小車”的技術(shù)手段。

（3）抽油機(jī)節(jié)能減速器配套普通電機(jī)完全可以替代調(diào)速電機(jī)生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)了低產(chǎn)井的低耗能。

3.井筒方面：

（1）確定了臨東區(qū)分泵徑的經(jīng)濟(jì)沉沒度。

（2）確定了臨東區(qū)經(jīng)濟(jì)泵效值：30%。

（3）偏磨井治理對(duì)提升抽油機(jī)井系統(tǒng)效率有促進(jìn)作用。

（4）參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)是保證油井能耗最低、效益最大化的有效手段。

[1]張喜順吳曉東《價(jià)值工程》2011年第34期.

[2]萬立民班文華《抽油機(jī)系統(tǒng)效率測(cè)試在油田的應(yīng)用和推廣》《科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)》2007年第35期.