抽油機(jī)系統(tǒng)能量損失類型分析與節(jié)能措施

成剛+趙培杰+李玉芹+王麗君

摘要：抽油機(jī)采油系統(tǒng)將電能從地面?zhèn)鬟f給井下液體，從而把井下液體舉升到地面。整個系統(tǒng)的工作過程，就是一個能量不斷傳遞和轉(zhuǎn)化的過程，能量的每一次傳遞和轉(zhuǎn)化都會有一定的損失，如何充分利用井筒及地層能量，減少供給能量在傳遞過程中的損失，是我們的最終目標(biāo)。本文全面分析了油田抽油機(jī)采油系統(tǒng)中的能量損失的類型，從強(qiáng)化科學(xué)管理和技術(shù)創(chuàng)新入手，推廣應(yīng)用系統(tǒng)節(jié)能降耗新技術(shù)、新工藝，從而達(dá)到提高系統(tǒng)效率和開發(fā)效益的目的。

關(guān)鍵詞：節(jié)能降耗；企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益；系統(tǒng)效率；提升對策

節(jié)能降耗是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)企業(yè)競爭力的重要措施。對油田企業(yè)來說，主要能源消耗品種為原油、天然氣、電、成品油等，其中電在總能耗中所占比例最大，達(dá)48%左右，采油廠每年用電費(fèi)用成本約占采油廠生產(chǎn)總成本的三分之一。為此，以節(jié)能降耗工作為切入點(diǎn)，從強(qiáng)化科學(xué)管理和技術(shù)創(chuàng)新入手，推廣應(yīng)用節(jié)能降耗新技術(shù)、新工藝，對提高系統(tǒng)效率，提高開發(fā)效益具有重要意義。

1抽油機(jī)采油系統(tǒng)中的能量損失

根據(jù)抽油機(jī)采油系統(tǒng)的組成，可以把系統(tǒng)的能量損失分為8部分。（1）電動機(jī)損失。一般常規(guī)鼠籠式電動機(jī)在輸出功率為額定功率的60%-100%條件下工作時，其效率才能接近于額定效率，約為85%，即電動機(jī)損耗約占15%.抽油機(jī)電動機(jī)的負(fù)荷變化十分劇烈而頻繁，因此電動機(jī)輸出功率的變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了額定功率的60%-100%的范圍，特別是當(dāng)抽油機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重不平衡時，其電動機(jī)甚至可能在額定功率的，-20%-100%范圍內(nèi)變化，這時電動機(jī)的效率極低，損耗也大量增加。從現(xiàn)場實(shí)測看，油田電動機(jī)的損耗有的高達(dá)30%-60%。

（2）帶傳動損失。帶傳動損失可分為兩類，一類是與載荷無關(guān)的損失，另一類是與載荷有關(guān)的損失。一般情況下，帶傳動損失以彎曲損失和彈性滑動損失為主。（3）減速箱損失。減速箱損失包括軸承損失和齒輪損失。一對齒輪傳動功率損失約為2%-3%，則抽油機(jī)減速箱三對齒輪的傳動損失為6%-10%。所以減速箱總的功率損失約為9%-10%。這是在潤滑良好情況下的數(shù)據(jù)，如果減速箱潤滑不良，功率損失將增加，效率將下降。（4）換向損失。對于游梁式抽油機(jī)，其換向部分主要是四連桿機(jī)構(gòu)。四連桿機(jī)構(gòu)的損失主要包括軸承摩擦損失及驢頭鋼絲繩變形損失。副軸承的功率損失約為3%。在抽油機(jī)驢頭上懸掛抽油桿柱的鋼絲繩與驢頭反復(fù)接觸發(fā)生擠壓變形，同時被反復(fù)拉伸，因此產(chǎn)生變形損失，鋼絲繩的變形損失約為5%。（5）盤根盒損失。主要是光桿與盤根間的摩擦損失。在正常情況下，盤根盒損失不大。如果抽油機(jī)安裝不對中&光桿與盤根盒的摩擦力將成倍增加。（6）抽油桿損失。在抽油機(jī)采油系統(tǒng)工作過程中，抽油桿上下往復(fù)運(yùn)動，抽油桿與油管間產(chǎn)生摩擦和抽油桿與井液間產(chǎn)生摩擦，造成功率損失。摩擦力增加了懸點(diǎn)載荷，而且使功率消耗大大增加。對于低戮油井，抽油桿與液體間的摩擦力較小。當(dāng)油井中原油砧度很大，抽油桿與液體間的摩擦力可達(dá)10-25KN，對懸點(diǎn)載荷的影響很大。（7）抽油泵損失。抽油泵功率損失包括機(jī)械功率損失、容積功率損失和水力功率損失。機(jī)械功率損失主要是指柱塞與泵筒/襯套之間的機(jī)械摩擦所產(chǎn)生的功率損失，一般情況下其值較小。容積功率損失主要是指柱塞與泵筒/襯套之間漏失所產(chǎn)生的功率損失以及泵閥關(guān)不嚴(yán)和開關(guān)不及時造成漏失而產(chǎn)生的功率損失。水力功率損失主要是指原油流經(jīng)泵閥時由于水力阻力引起的功率損失。

2采油系統(tǒng)降耗措施

2.1強(qiáng)化油井設(shè)備管理，降低油井用電單耗

（1）調(diào)節(jié)抽油機(jī)平衡，減少用電。在日常工作中落實(shí)好所有抽油機(jī)的電流資料、平衡塊數(shù)量、平衡塊位置，找出不平衡的井，并加強(qiáng)抽油井巡回檢查制度的落實(shí)，及時發(fā)現(xiàn)問題及時整改，將平衡率控制在85%-105%之間，降低用電。根據(jù)實(shí)際情況分別采用調(diào)平衡、加平衡塊、甩平衡塊等措施，調(diào)節(jié)抽油機(jī)平衡率，達(dá)到節(jié)電目的。（2）調(diào)整皮帶“四點(diǎn)一線”和皮帶松緊度，提高皮帶傳動效率，降低油井耗電。（3）消除井口偏磨現(xiàn)象，降低井口摩擦

力。在實(shí)際生產(chǎn)中有些井存在井口偏磨現(xiàn)象，抽油桿與一側(cè)盤根摩擦力明顯增大，不但使盤根密封功能降低導(dǎo)致井口漏油并縮短盤根使用壽命，而且增加油井用電單耗.通過校機(jī)，克服井口偏磨，降低抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷，陽氏用電。（4）合理調(diào)整盤根松緊度，降低井口摩擦力。由于井口盤根之間存在摩擦，在日常管理中合理調(diào)整盤根松緊度，達(dá)到井口既不漏油又使摩擦最小，可采用“溜邊到底，三轉(zhuǎn)一回頭”加盤根松緊節(jié)電法，即“溜邊到底”指將盤根涂抹少許黃油后順著盤根盒溜邊加到底；“三轉(zhuǎn)一回頭”指加完盤根，當(dāng)盤根盒壓蓋里的隔蘭吃勁后，盤根盒壓蓋緊上三圈左右，再回轉(zhuǎn)一圈左右，保證盤根松緊適度，控制單井耗電上升。（5）優(yōu)化電器設(shè)備及配電線路配置。對電機(jī)老化嚴(yán)重、功率與實(shí)際生產(chǎn)負(fù)荷不匹配、皮帶輪輪徑不合理等問題，采取更新及合理調(diào)整措施?？s短1. 14KV配電線路，力爭6kV線路到井口，降低線損.

2.2優(yōu)化油井生產(chǎn)運(yùn)行，提升采油系統(tǒng)效率

（1）優(yōu)化油井工作制度。對“低泵效、低產(chǎn)量、大沖次”供液差油井，在不影響產(chǎn)量的情況下，優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)降低耗能。對“高泵效、高液量、高含水”具有自噴能力的油井，采取停井自噴方式優(yōu)化生產(chǎn)方式；對含水大于99%、產(chǎn)量低的油井實(shí)施計(jì)關(guān)，提高生產(chǎn)效益；對間歇出油井摸索生產(chǎn)規(guī)律，實(shí)行間開生產(chǎn)，又達(dá)到“削峰填谷”目的；對“供液充足、泵徑小、泵掛深”的油井，實(shí)施“下大泵、上提泵掛”措施，提高生產(chǎn)能力。 （2）優(yōu)化井筒工藝。對井筒及近井地帶堵塞的油井，采取增壓泵試擠、射流解堵、防砂等工藝進(jìn)行疏通，改善油井供液狀況。對井下桿柱偏磨嚴(yán)重的井，實(shí)施防偏磨優(yōu)化設(shè)計(jì)，配套應(yīng)用防偏磨工藝；對作業(yè)油井進(jìn)行桿管優(yōu)化組合、上下互換和開井參數(shù)優(yōu)化，降低能耗。

2.3加強(qiáng)低效高耗井治理，降低單井能耗

（1）合理優(yōu)化油井參數(shù)，降低油井用電單耗。根據(jù)油井供液狀況，在不影響產(chǎn)量的情況下，合理下調(diào)參數(shù)，降低抽油機(jī)負(fù)荷，使油井耗電下降。（2）作業(yè)參數(shù)優(yōu)化.油井躺井后要全部進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，盡量采用“大泵徑、長沖程、低沖次”生產(chǎn)，以減少油井耗電；加大油井上提泵掛管理，對注水開發(fā)單元內(nèi)的常規(guī)作業(yè)井，實(shí)施上提泵掛，油井保持合理沉沒度，使平均泵掛深度小于800m，注水開發(fā)單元沉沒度保持在250m以內(nèi)，有效降低抽油機(jī)負(fù)荷，降低電機(jī)耗電，提高系統(tǒng)效率。 （3）改變工藝方式。對供液差、偏磨嚴(yán)重的油井，可通過改變采油方式，如抽油泵改為螺桿泵，降低油井單耗。（4）完善注采井網(wǎng)，補(bǔ)充地層能量，提高注水壓力、管線除垢，降低管損，提高單井注入能力和動液面，降低油井耗電.

（5）加強(qiáng)基礎(chǔ)管理。對稠油井加降粘劑，降低油井耗電；對供液差、油稠的油井通過地面摻水改為泵上或泵下?lián)剿?，降低油井單耗?/p>

2.4加強(qiáng)油井泵效管理，節(jié)約用電

及時進(jìn)行低泵效井調(diào)查，找出抽汲能力大于供液能力的油井，適當(dāng)降低油井地面生產(chǎn)參數(shù)。對泵效低于30%的井進(jìn)行診斷，按管理類低泵效井、地質(zhì)類低泵效井、工藝類低泵效井進(jìn)行分類。對管理類低泵效井，進(jìn)行下調(diào)生產(chǎn)參數(shù)試驗(yàn)，以泵效提高10%作為有效；對地質(zhì)類低泵效井、工藝類低泵效井，在下次作業(yè)中必須進(jìn)行抽油機(jī)機(jī)型、泵級、沉沒度等優(yōu)化，使低泵效井降為最少，節(jié)約用電.

3結(jié)束語

通過強(qiáng)化油井設(shè)備管理，優(yōu)化油井生產(chǎn)運(yùn)行，加強(qiáng)低效高耗井治理，提升采油系統(tǒng)效率取得了良好的節(jié)能降耗效果，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。endprint