影響抽油機(jī)井系統(tǒng)能耗因素分析與降耗對策

李亦旅

【摘 要】目前，抽油機(jī)井能耗主要是電能。而能耗費(fèi)用高已經(jīng)成為開發(fā)操作成本超支的重要因素。因此必須熟悉抽油機(jī)井能耗各方面因素，優(yōu)選能耗設(shè)備，通過抽油機(jī)的優(yōu)化設(shè)計，調(diào)整電動機(jī)的抽汲參數(shù)，加強(qiáng)能耗設(shè)備改造力度，從整體降低抽油機(jī)井的生產(chǎn)運(yùn)行能耗，達(dá)到較好的節(jié)能效果。本文首先對影響抽油機(jī)井系統(tǒng)能耗因素分析進(jìn)行了分析，闡述了抽油機(jī)井的節(jié)能降耗的相關(guān)對策。

【關(guān)鍵詞】抽油機(jī)井；能耗分析；因素分析；降耗對策

一、抽油機(jī)井耗電現(xiàn)狀調(diào)查分析

查閱了某區(qū)塊歷年油井的生產(chǎn)資料（油井基礎(chǔ)資料和電機(jī)電流資料等），并結(jié)合抽油機(jī)井生產(chǎn)情況，經(jīng)過測算發(fā)現(xiàn)，抽油井的平均電機(jī)功率為22.7KWh，單臺電機(jī)的功率利用率0.68，日耗電在370.5KWh，通過對比分析，發(fā)現(xiàn)有37口井的實(shí)際平均日耗電量偏高，其中19口井沉沒度小于100m，并且平均泵效都小于15%，參數(shù)偏大，這19口井的平均單井日耗電398KWh，并且檢泵周期只有402天，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于平均檢泵周期650天的水平，同時存在著抽油機(jī)平衡率低（平衡率小于75%）的井13口井，電機(jī)與抽油機(jī)匹配不合理的井2口井，盤根過緊2口井。參數(shù)不合理、平衡率低也是影響抽油機(jī)耗電的主要因素。

二、影響抽油機(jī)井系統(tǒng)能耗因素分析

1.抽油機(jī)負(fù)載率偏低。當(dāng)前，抽油機(jī)的負(fù)載率處于偏低水平。當(dāng)抽油機(jī)機(jī)型偏大，軸承和齒輪就會增加承擔(dān)負(fù)荷，導(dǎo)致無效功率增加，抽油機(jī)載荷利用率變小，抽油機(jī)總體利用水平就會被拉低。通常可以更換為小機(jī)型抽油機(jī)，達(dá)到降低單耗的目的。抽油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)電動機(jī)額定功率偏大，單井產(chǎn)量偏低，會造成無效功率損失的增加，為了降低無用功消耗，提高抽油機(jī)的利用率，可以將電動機(jī)控制在高效區(qū)運(yùn)行。

2.抽油井抽汲參數(shù)不合理。單耗與沖速的平方呈正相關(guān)關(guān)系，因此沖速中對單耗影響較大。通常在抽汲參數(shù)的匹配中，會根據(jù)長沖程、低沖速、大泵徑的原則，結(jié)合其他影響因素進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，將能耗和單耗盡量控制在最低水平。但是目前，抽汲參數(shù)偏小的現(xiàn)象較為普遍，導(dǎo)致產(chǎn)液量能力沒有得到充分發(fā)揮，無法降低單耗。這種情況可以通過軟件優(yōu)化調(diào)節(jié)沖程，還可以利用堵水的方式降低無效采出液的消耗，從而降低能耗。如果抽汲參數(shù)偏大，會導(dǎo)致抽油泵充滿程度低，會增加無效功消耗，這時可通過調(diào)節(jié)檢換泵、安裝減速裝置等方式控制單耗。

3.抽油機(jī)無效功偏多。當(dāng)抽油泵嚴(yán)重漏失或者堵塞嚴(yán)重時，會使泵的供液不足，導(dǎo)致無效功率損失增加，造成相對單耗高，泵容積損失大，不利于抽油機(jī)的良性運(yùn)行。這時應(yīng)進(jìn)行檢泵操作，優(yōu)化匹配參數(shù)，對泵況進(jìn)行恢復(fù)。抽油機(jī)部件調(diào)整不及時也會造成地面無效摩擦損失功率偏大，使無效功率損失增加，單耗偏高，這時通過采用調(diào)整松緊度的方式減少相對摩擦。

4.抽油機(jī)不平衡。從抽油機(jī)井的平衡方式來分析，抽油機(jī)井的平衡方式會隨著作業(yè)的進(jìn)行兒發(fā)生改變，因此研究抽油機(jī)井實(shí)現(xiàn)隨動平衡。調(diào)查表明，目前抽油機(jī)井平衡率不到75%，是造成抽油機(jī)井能偏高的原因之一。

三、抽油機(jī)井的節(jié)能措施應(yīng)用與分析

1.強(qiáng)化生產(chǎn)管理合理調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)。針對前面的影響抽油機(jī)井耗電偏高的問題，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，通過采取加強(qiáng)生產(chǎn)管理，合理調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)及確定合理的工作制度，見到了很好的節(jié)電效果。抽油機(jī)井生產(chǎn)過程中由于工作參數(shù)過大，會使采液能力大于供液能力，供采不平衡，形成充不滿的現(xiàn)象。嚴(yán)重時會出現(xiàn)泵干磨而燒泵的現(xiàn)象。由于機(jī)桿泵組合不合理會引起抽油管桿柱振動加劇，影響抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮，從而降低泵效。針對這一問題，根據(jù)測得的功圖、液面，并結(jié)合單井的產(chǎn)量、壓力、機(jī)型等具體情況跟蹤分析，并及時與地質(zhì)隊(duì)聯(lián)系，優(yōu)化調(diào)小工作參數(shù)，對沉沒度低參數(shù)大的11口井調(diào)小參數(shù)，調(diào)小參數(shù)后，對低液面的15口井進(jìn)行了調(diào)小對比調(diào)參前后，平均泵效提高了4.4個百分點(diǎn)，平均單井電流減低2.8安培。

通過對抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)的合理調(diào)整，降低了低液面井的工作參數(shù)，平均單井減小電流4.4安培，達(dá)到了減小電流的目的。

2.采用智能電控制裝置。對于供液不足井，應(yīng)有針對地選擇抽油機(jī)以提高節(jié)能效果，例如在供液不足井上作業(yè)前選用抽油機(jī)智能間歇節(jié)電控制裝置進(jìn)行模擬試驗(yàn)，根據(jù)短波吸收原理合理地設(shè)置氣液比值，從而實(shí)現(xiàn)裝置試驗(yàn)的自動化控制，通過對實(shí)際氣液比值數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與研究，就可以設(shè)計出自動調(diào)整停、開機(jī)的抽油機(jī)程序，促進(jìn)抽油機(jī)作業(yè)的高效穩(wěn)定進(jìn)行。利用智能電控制裝置有利于降低抽油機(jī)損耗率，能極大縮短抽油機(jī)工作周期，可以有效實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)井節(jié)能的目的，還能延長抽油機(jī)的使用壽命，提高了抽油機(jī)生產(chǎn)管理的科學(xué)性和有效性。

3.改造非節(jié)能抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)。目前大部分的抽油機(jī)都采用供電模式，耗電量占據(jù)整個機(jī)采系統(tǒng)總耗電量的90%以上，因此抽油機(jī)是油田采集作業(yè)中最耗電的設(shè)備。據(jù)調(diào)查，油田生產(chǎn)中使用的大部分抽油機(jī)都是非節(jié)能型的，單機(jī)能耗較高，節(jié)能效果低下，嚴(yán)重影響了單井產(chǎn)液效率。所以，我們應(yīng)加強(qiáng)對非節(jié)能抽油機(jī)的改造，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。目前改造使用的復(fù)合平衡抽油機(jī)屬于下偏杠鈴游梁類型的，是在普通游梁抽油機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工而成的，根據(jù)其杠鈴質(zhì)量中心的方位與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，與游梁中心水平線的角度進(jìn)行校對與調(diào)整，使連線偏向下一個角度，而運(yùn)轉(zhuǎn)圓弧的半徑是保持固定的，這樣就能有效加大力矩，減少連桿傳動過程中的抽油機(jī)的性能損耗，極大提高了采油效率。另外，在對抽油機(jī)改造之前，應(yīng)選擇性能系數(shù)低且壽命長的機(jī)型，這樣能促進(jìn)節(jié)能效果的提升，還能提高改造機(jī)的利用率，降低改造的平均成本。

4.提高泵效恢復(fù)地層供液能力。由于地層供液能力低，抽油泵的吸入口壓力低于飽和壓力，造成地下的原油中溶有大量的天然氣在泵吸入口脫出，氣體進(jìn)泵必然減少進(jìn)泵液體的量，從而使泵效降低，有時候出現(xiàn)氣鎖現(xiàn)象的發(fā)生，針對這一問題，在生產(chǎn)過程中利用套管放氣閥或人工控制的方法將產(chǎn)出的天然氣從套管放入回油管線，對8口供液不足井中的3口井實(shí)行了這一措施，見到了很好的效果，起到了降低套壓、沉沒度上升、泵充滿系數(shù)變大，泵效提高的作用。對比3口井，措施前后平均單井套壓下降了0.58 Mpa，泵效上升了4.7個百分點(diǎn)，日增加產(chǎn)液0.3t，日增油0.1t。對其他5口供液不足的井實(shí)行了每天生產(chǎn)8小時的間抽措施，間抽后產(chǎn)量沒有發(fā)生變化，達(dá)到了節(jié)電的目的。

5.有效提高抽油機(jī)平衡率。抽油機(jī)的平衡率，一方面決定是影響抽油機(jī)的使用壽命，另一方面是影響抽油井的耗電，平衡率低使抽油機(jī)運(yùn)行過程的上下行程中載荷變化過大，進(jìn)而使平均電流過大，增加了油井的耗電，在這種情況下對13口不平衡的井采取了調(diào)整平衡的措施，調(diào)整后有10口井平衡率達(dá)到85%以上，3口井達(dá)到75%以上，并且調(diào)整前后電流對比，平均單井電流下降3.4安培。

6.調(diào)整電機(jī)。對大馬拉小車的2口井，把2口井的電機(jī)由37KW調(diào)小到22KW，調(diào)整后，2口井的生產(chǎn)正常，這樣單井功率降低15KW，日單井節(jié)電200KWh，2口井到現(xiàn)在已經(jīng)生產(chǎn)超過9個月時間，節(jié)電達(dá)到8.2萬KWh。

通過以上措施的實(shí)施，達(dá)到了節(jié)約抽油機(jī)井耗電的目的，也為進(jìn)一步搞好抽油機(jī)井降低耗電提供了經(jīng)驗(yàn)保證。

四、結(jié)語

近年來，我國油田機(jī)系統(tǒng)能耗不斷增加，單井能耗費(fèi)用嚴(yán)重阻礙了抽油機(jī)未來的應(yīng)用于發(fā)展。抽油機(jī)井系統(tǒng)能耗與抽油機(jī)負(fù)載率、抽汲參數(shù)以及無效功等因素有關(guān)，要熟悉抽油機(jī)井的綜合能耗因素，優(yōu)選能耗設(shè)備，進(jìn)行抽油機(jī)的裝置優(yōu)化，對非節(jié)能抽油機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，從宏觀系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)節(jié)能，全面提高機(jī)采系統(tǒng)的能源利用率，有效地降低能耗。

【參考文獻(xiàn)】

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