有效提高抽油機(jī)系統(tǒng)效率的方法

閆宇

[摘 ?要]抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率主要由四個(gè)高能耗的重點(diǎn)部位影響，對(duì)其進(jìn)行集中分析，即將抽油機(jī)井泵抽裝置的總系統(tǒng)效率組成劃分為：從變壓器到電動(dòng)機(jī)輸出軸的動(dòng)力輸出部分效率;從電機(jī)輸出軸到抽油泵的活塞的動(dòng)力傳動(dòng)部分效率，深井泵的輸入能量與深井泵的輸出能量的比值即泵抽效率和泵的排出口到地面轉(zhuǎn)油站的泵排效率;總效率等于以上四部分的乘積。本文對(duì)這四部分各自進(jìn)行單獨(dú)分析，通過(guò)控制變量的方法，分別從泵效、參數(shù)、電機(jī)、平衡率等不同因素對(duì)系統(tǒng)效率的影響進(jìn)行了試驗(yàn)，并得出了影響系統(tǒng)效率的重要因素，提出了相應(yīng)的解決措施。

[關(guān)鍵詞]機(jī)采井;系統(tǒng)效率;節(jié)能

中圖分類號(hào)：TE933.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）23-0005-02

0 引言

目前油田所采用的采油方式主要是機(jī)械式采油，在油田含水日益上升的今天，節(jié)能降耗就成了我們必須要堅(jiān)決貫徹的任務(wù)，目前抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率僅有25～30%，因此其系統(tǒng)效率的提升潛力很大，所以研究如何降低油田電能消耗就成為了一項(xiàng)重要的節(jié)能增效措施。

可將機(jī)采井系統(tǒng)效率分為四個(gè)部分：動(dòng)力輸出部分—從變壓器到電機(jī)輸出軸;動(dòng)力傳動(dòng)部分—從電機(jī)輸出軸到抽油泵的輸入能量，泵抽效率部分—泵的輸入能量到泵的輸出能量，泵的排出部分—從泵排出口到地面轉(zhuǎn)油站，總效率是四個(gè)部分能量損耗的積。因此要研究如何降低各個(gè)環(huán)節(jié)的能量損失，從而提高系統(tǒng)總效率，降低總能耗。

1 管線排出能量損失

抽油機(jī)井在正常工作時(shí)，液體經(jīng)泵的出口排出后，還要經(jīng)過(guò)油管、井口、地面管線、轉(zhuǎn)油站最終送到聯(lián)合站，液體從泵排出口輸送到轉(zhuǎn)油站的能量全部由抽油泵提供。這部分能量的減少，會(huì)降低能量損耗，其能量損失主要包括：液體在垂直管流中的磨擦損失和油井回壓。就磨擦損失來(lái)說(shuō)，φ62mm的管線每千米管長(zhǎng)壓損至少在70m。而用φ76mm管線就相對(duì)較低，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。而轉(zhuǎn)油站回壓高原因有二：一是出油管線的直徑小，或抽汲液粘度大;二是站內(nèi)壓力過(guò)高，影響所有集輸井抽汲設(shè)備的效率及能耗。這時(shí)就需加強(qiáng)管理和做好集輸設(shè)計(jì)，降低油井的回壓。在計(jì)算油井的系統(tǒng)效率時(shí)，如果油井流壓下降，泵的舉升壓頭變大，抽油泵做的大部分是有用功;而在相同的液量下，如果回壓升高，磨擦壓損變大會(huì)使泵的舉升壓頭變大，使得電機(jī)作較大無(wú)用功。盡量通過(guò)定期清理管線和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)油站回油壓力的方法，來(lái)降低抽油泵所作的無(wú)用功。這方面可以通過(guò)制度和工藝改造來(lái)達(dá)到的。

2 電機(jī)能量損失

指的是電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能過(guò)程中的損失，分為變壓器的能量損失與電機(jī)效率，在變壓器方面，我們可做的不多，電機(jī)效率就是輸出功率與輸入功率的比值，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的主要能量損失是定子鐵損、銅損，轉(zhuǎn)子的鐵損和銅損，異步電動(dòng)機(jī)在負(fù)荷較小時(shí)，效率很低，負(fù)載增加時(shí)，效率隨之增高。

抽油機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中電機(jī)的負(fù)荷變化大，如果抽油機(jī)的平衡調(diào)整不好，負(fù)荷的波動(dòng)更大，使利用率就較低。當(dāng)抽油機(jī)的平衡率在85%～100%之間時(shí)，抽油機(jī)的能耗最低，此時(shí)抽油機(jī)處于欠平衡狀態(tài)，較過(guò)平衡時(shí)要節(jié)省電能。

抽油機(jī)是靠電機(jī)把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，通過(guò)皮帶、變帶箱、連桿等部件把能量從電機(jī)把能量傳送到驢頭，其中，能量損失的主要部分是皮帶，效率為75%左右，四連桿效率為90.5%，地面上、電機(jī)、變速箱、連桿等從供電崗路電能轉(zhuǎn)換成光桿馬力的效率是52%。因此調(diào)平衡與皮帶，電機(jī)的日常管理是提高抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率的主要因素。

2.1 提高電機(jī)功率利用率的有效手段

1）可控硅調(diào)壓，加入可控硅調(diào)壓可以減少鐵損及無(wú)功電流損耗。

2）超高轉(zhuǎn)差電機(jī)，實(shí)測(cè)結(jié)果是只有在輕載30%以下的負(fù)載情況下有節(jié)電效果。

3）應(yīng)用永磁電機(jī)，這種電機(jī)能大幅降低抽油機(jī)井電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)功率，提高功率因數(shù)和電機(jī)功率利用率，目前已經(jīng)成功在普通電機(jī)的轉(zhuǎn)子中通過(guò)鑲?cè)脞S鐵硼永磁材料，進(jìn)行普通電機(jī)永磁化改造，節(jié)電效果很好。

3 光桿到抽油泵的能量損失

這部分的能量損失也就是光桿功圖與泵功圖的差值，其主要影響因素有以下兩方面：

1）油井井口盤根過(guò)緊，會(huì)使抽油機(jī)的負(fù)荷變大，下負(fù)荷變小，使驢頭多做一部分功來(lái)克服這個(gè)摩擦力。

2）抽油泵能量損失，容積效率對(duì)柱塞泵效率起著決定性的作用，在相同條件下，泵的容積效率越高，泵效越高，所做的功就越多。

對(duì)泵效降低的井，應(yīng)檢查抽油泵是否正常工作，如發(fā)現(xiàn)漏失嚴(yán)重，應(yīng)及時(shí)檢泵。我們統(tǒng)計(jì)10口井檢泵前后效果對(duì)比，檢后產(chǎn)液量增加了19t，平均舉升高度增加了163m。平均系統(tǒng)效率為28.5%，比檢前的23.4%，提高了5.1個(gè)百分點(diǎn)。

由此可見，泵的效率也是影響系統(tǒng)效率的重要因素，對(duì)于泵況差的井進(jìn)行檢泵，確實(shí)能有效地提高油井的系統(tǒng)效率。因此油井做好防氣，防砂，防蠟工作，提高泵的工作效率，進(jìn)而提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率。

4 抽油機(jī)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)效率的影響

為了找出沖次調(diào)整后，油井耗能變化，我們?cè)谝豢贑YJY10-3-53HB井中利用環(huán)空灌注的方法，保持油井液面保持在700m左右，控制油井舉升高度不變情況下，進(jìn)行沖次調(diào)整，取得以下試驗(yàn)數(shù)據(jù)：

可見，在舉升高度一定的時(shí)候，抽吸參數(shù)在4.2m、12次/min時(shí)的噸液百米耗電最高，系統(tǒng)效率最低，而在4.2m、6次/min時(shí)的噸液百米耗電量最低，系統(tǒng)效率最高。

5 結(jié)論

1）抽油機(jī)井參數(shù)、平衡率、泵效、皮帶及盤根松緊等都是影響油井耗能的重要因素，在日常管理中不容忽視，同一舉升高度下，低沖次比高沖次要節(jié)能，應(yīng)在合理的舉升高度時(shí)，努力降低油井沖次。

2）油管、井口、及外輸管路壓力損失是抽油機(jī)能量損失的一個(gè)重要組成部分，應(yīng)在投產(chǎn)和改造設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮，努力減少這部分的損失。

3）搞好電機(jī)的選擇和更換，要選好電機(jī)，盡可能應(yīng)用節(jié)能電機(jī)。加強(qiáng)抽油機(jī)電機(jī)的管理，調(diào)整好電機(jī)負(fù)荷，使負(fù)載在0.75～0.8倍的額定負(fù)荷之間，減少大馬拉小車，能使系統(tǒng)效率得到一定提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡博仲著.大慶油田機(jī)械采油配套技術(shù).北京. 石油工業(yè)出版社.1998年.