機(jī)采井系統(tǒng)效率提升與節(jié)能降耗技術(shù)探究

邵小峰

摘 要：現(xiàn)場實驗表明.提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率必須綜合考慮、全面兼顧，具體體現(xiàn)在影響因素的各個部分。深入機(jī)采系統(tǒng)效率技術(shù)的研究及推廣應(yīng)用，對于提高油田開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益、加強(qiáng)節(jié)能降耗工作，具有重要意義。相應(yīng)技術(shù)措施：第一，合理匹配電機(jī)，盡量使電機(jī)的負(fù)載率達(dá)到或接近最佳負(fù)載率范圍，負(fù)載率不足25%時應(yīng)合理更換小容量電機(jī)；第二，應(yīng)用皮帶抽油機(jī)和雙驢頭抽油機(jī)等高效抽油設(shè)備，做好地面維護(hù)保養(yǎng)；第三，參數(shù)優(yōu)化措施是提高機(jī)采系統(tǒng)效率的主要途徑，實現(xiàn)參數(shù)最優(yōu)、效率最高、能耗最低、效益最佳是參數(shù)優(yōu)化的目標(biāo)，應(yīng)用提高機(jī)采系統(tǒng)效率優(yōu)化設(shè)計軟件是一個很好的選擇。

關(guān)鍵詞：匹配電機(jī)； 參數(shù)；效率；能耗；抽油機(jī)井

隨著油田開發(fā)的不斷深入，油井產(chǎn)能降低，抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率也逐步降低。本文從抽油機(jī)井設(shè)備本身、抽汲參數(shù)等幾方面，通過對比、綜合分析總結(jié)出影響抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的各種因素，并且提出了相應(yīng)的技術(shù)措施以提高抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率水平。

1抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的計算方法

抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的高低反映出抽油機(jī)傳動能量、電動機(jī)能量的消耗程度。其計算方法可以分為有用功計算方法和能量損失計算方法兩種。

1.1有功計算方法

式中：M一日產(chǎn)液，t；H一舉升高度，m；P有功一電機(jī)的消耗功率，kW。

式中：H液一油井動液面深度（m）；P油一油壓（MPa）；P套一套壓（MPa）。

1.2能量損失計算方法

根據(jù)能量守恒定律，輸入P入應(yīng)當(dāng)?shù)扔谟行Чβ蔖有與損失功率△P的和，所以：

由上式可知，抽油機(jī)井系統(tǒng)效率只取決于損失功率與輸入功率之比。根據(jù)抽油機(jī)井系統(tǒng)的組成情況，可以把抽油機(jī)井系統(tǒng)的功率損失分為8個部分：①電機(jī)部分的損失△P2；②帶傳動部分的損失△P3；③減速箱部分的損失△P4；④四連桿部分的損失△P5；⑤盤根盒部分的損失△P6；⑥抽油桿部分的損失△P7；⑦抽油泵部分的損失△P8；⑧管柱部分損失△P9。如果把抽油機(jī)井系統(tǒng)的有效功率記作△P1，則抽油機(jī)井系統(tǒng)的能源平衡就可以寫成如下公式：P入=△P1+△P2+△P3+△P4+△P5+△P6+△P7+△P8+△P9。

2影響抽油機(jī)井系統(tǒng)效率因素分析

2.1抽油機(jī)并設(shè)備

抽油機(jī)井采油的原理是將電能從地面?zhèn)鬟f給井下液體，從而把井下液體舉升到井口。抽油系統(tǒng)工作時，就是一個能量不斷傳遞和轉(zhuǎn)化的過程，能量每一次傳遞和轉(zhuǎn)化都將有一定的損失。從地面供入系統(tǒng)的能量扣除各種損失后，就是系統(tǒng)所給液體的有效能量，該有效能量與系統(tǒng)輸入能量的比值稱為抽油機(jī)井系統(tǒng)效率。

2.1.1電機(jī)負(fù)載率

電機(jī)的影響關(guān)鍵在于電機(jī)負(fù)載率的影響。電機(jī)負(fù)載率過低時，電機(jī)效率和功率因數(shù)下降.電機(jī)處于“大馬拉小車”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響抽油機(jī)系統(tǒng)效率。電機(jī)負(fù)載率定義為電機(jī)的消耗功率與電機(jī)裝機(jī)功率的比值。它是衡量電機(jī)輸出功率與抽油機(jī)井有效功率棚匹配的指標(biāo)。

2.1.2傳動部分能損率

抽油機(jī)的皮帶傳動、減速箱和四連桿機(jī)構(gòu)的能量傳遞損耗造成電機(jī)能耗增加。傳動部分能損率是由抽油機(jī)的皮帶傳動、減速箱和四連桿機(jī)構(gòu)的能量傳遞損耗所構(gòu)成。分別有測試和計算方法，它是衡量抽油機(jī)地面裝置傳動部分能源損失的指標(biāo)，其值為越小越優(yōu)型。

2.1.3抽油機(jī)平衡率

抽油機(jī)平衡率定義為抽油機(jī)上沖程的電流峰值與下沖程的電流峰值的比值，當(dāng)抽油機(jī)不平衡時，上沖程中電動機(jī)承受著極大的負(fù)荷.下沖程中抽油機(jī)反而帶著電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而造成功率的浪費(fèi)，降低電動機(jī)的效率和壽命。它是衡量抽油機(jī)在不同沖程過程中的運(yùn)動平衡程度的指標(biāo)，是一個適中型指標(biāo)。適中值為1。

2.1.4桿、管、泵能損率

油井正常抽汲過程中.由于液柱載荷使抽油桿柱和油管柱發(fā)生伸縮變形，引起活塞和泵筒在一定范圍內(nèi)相向運(yùn)動，使活塞的沖程小于光桿沖程.其值稱為沖程損失。沖程損失越大，產(chǎn)量損失也越大，泵效就降低得越多。抽油桿能損率包括抽油桿上下運(yùn)動時的摩擦損失和彈性變形損失，它是衡量抽油桿在系統(tǒng)效率中的能耗程度的指標(biāo)，其值越小越優(yōu)。泵效是柱塞有效沖程系數(shù)、泵充滿系數(shù)、泵漏失系數(shù)和沉沒壓力條件下溶氣原油的體積系數(shù)的綜合，它是衡量泵的有效利用程度指標(biāo).其值是越大越優(yōu)。

2.2抽汲參數(shù)的影響

2.2.1井口回壓、套壓的影響

井口回壓、套壓的影響油井井口回壓的存在，增加了上沖程時的懸點(diǎn)載荷力，當(dāng)井口回壓增加時，相當(dāng)于增加了抽油桿的重力，上沖程懸點(diǎn)載荷增加，導(dǎo)致電機(jī)耗能增加。井口回壓過高，懸點(diǎn)載荷增大，亦可造成泵的漏失，影響機(jī)采井系統(tǒng)效率。當(dāng)套壓過大，降低了泵舉升的有效揚(yáng)程，導(dǎo)致機(jī)采井系統(tǒng)效率下降。

2.2.2沉沒度的影響

沉沒度的影響根據(jù)機(jī)采井系統(tǒng)效率計算公式，增加有效揚(yáng)程H可增加系統(tǒng)效率，即滿足泵的沉沒壓力條件下提高泵的揚(yáng)程，降低動液面保持合理的沉沒度。而沉沒度與泵效有密切關(guān)系，隨著沉沒度的增加，泵效增加，當(dāng)沉沒度達(dá)到一定值時，泵效增加趨于變緩。

2.2.3沖程S和沖次n的影響

研究與試驗都表明，抽汲參數(shù)（沖次n、沖程s、泵徑D、下泵深度L及抽油桿尺寸）對抽油機(jī)井系統(tǒng)效率影響較大。沖程s和沖次n對系統(tǒng)效率的影響無論哪一種桿柱，隨著沖程長度的增加，沖次下降，其能耗下降。對于某一特定的桿柱有某一最小沖程才能使其耗能較低。

3提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的方法

3.1提高地面系統(tǒng)效率的方法

根據(jù)前面分析，提高電機(jī)效率要從三方面開展工作：提高抽油機(jī)平衡度、合理匹配電機(jī)功率、應(yīng)用高效電機(jī)。提高抽油機(jī)效率。提高抽油機(jī)效率主要是應(yīng)用高效抽油機(jī)和做好維護(hù)保養(yǎng)。雙驢頭抽油機(jī)、皮帶抽油機(jī)等節(jié)能型抽油機(jī)以及抽油機(jī)節(jié)能改造在各油田都有很好的應(yīng)用。

3.2提高井下系統(tǒng)效率的方法

提高井下系統(tǒng)效率主要通過參數(shù)優(yōu)化、桿管優(yōu)化來實現(xiàn)，另外原油物性、盤根盒摩阻等對系統(tǒng)效率都有一定的影響。優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)。抽汲參數(shù)及桿管組合對地面效率及井下效率都有影響。研究與試驗表明，在眾多的抽汲參數(shù)中，抽油機(jī)沖次n和沖程s、泵徑d、沉沒

度h以及桿管尺寸對系統(tǒng)效率影響較大。一般來講，對于一口具體的抽油機(jī)井，在滿足提液需要的情況下，應(yīng)選擇最優(yōu)化的參數(shù)組合方式，即選用提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率優(yōu)化設(shè)計軟件來實現(xiàn)。防蠟降黏技術(shù)。對結(jié)蠟嚴(yán)重的油井實施清防蠟降黏，可提高管柱效率和抽油桿傳動效率。合理調(diào)整盤根盒。

4結(jié)論

通過上述理論分析和大量的現(xiàn)場實驗表明.提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率必須綜合考慮、全面兼顧，具體體現(xiàn)在影響因素的各個部分：第一，合理匹配電機(jī)，盡量使電機(jī)的負(fù)載率達(dá)到或接近最佳負(fù)載率范圍，負(fù)載率不足25%時應(yīng)合理更換小容量電機(jī)；第二，應(yīng)用皮帶抽油機(jī)和雙驢頭抽油機(jī)等高效抽油設(shè)備，做好地面維護(hù)保養(yǎng)；第三，參數(shù)優(yōu)化措施是提高機(jī)采系統(tǒng)效率的主要途徑，實現(xiàn)參數(shù)最優(yōu)、效率最高、能耗最低、效益最佳是參數(shù)優(yōu)化的目標(biāo)，應(yīng)用提高機(jī)采系統(tǒng)效率優(yōu)化設(shè)計軟件是一個很好的選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1] 肖彥英，康健，王威，余曉鐘，廖永剛.華慶油田抽油機(jī)井系統(tǒng)效率優(yōu)化措施分析與應(yīng)用[J]. 石化技術(shù). 2016（02）