摻稀井抽油機(jī)系統(tǒng)效率影響因素與提高

張鵬

摘 要：利用抽油機(jī)采油是目前廣泛采用的采油方式之一，機(jī)采井系統(tǒng)效率是反映油井系統(tǒng)能耗和工作狀態(tài)的一個(gè)重要指標(biāo)，為了充分發(fā)揮油田地層潛力，同時(shí)又減少能耗，需要盡可能地提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率。通過(guò)多個(gè)方面分析影響機(jī)采井系統(tǒng)效率的因素，提出了提升抽油機(jī)井運(yùn)行效率的有效措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)采井系統(tǒng)效率影響因素解決措施

1 摻稀機(jī)抽井系統(tǒng)效率的概念

摻稀機(jī)抽井系統(tǒng)效率是指地面上電能輸送給井下流體，將流體舉升到地面的有效輸出能量與系統(tǒng)輸入能量之比[1]。即：摻稀機(jī)抽井系統(tǒng)的有效輸出功率Ne與輸入功率Ni的比值。

2 摻稀機(jī)抽井系統(tǒng)效率影響因素分析

地面效率能量的損失主要分布在電動(dòng)機(jī)、皮帶、減速箱、四連桿機(jī)構(gòu)4個(gè)部分上;井下效率能量的損失主要分布在盤(pán)根盒、抽油桿、抽油泵、油管效率4個(gè)部分[2]。因此摻稀機(jī)抽井系統(tǒng)效率受產(chǎn)液量多少、開(kāi)井時(shí)長(zhǎng)、抽油泵類型、工作制度、抽油機(jī)與電動(dòng)機(jī)匹配程度、盤(pán)根盒松緊度、皮帶與減速箱、四連桿機(jī)構(gòu)因素的影響。

2.1電機(jī)

電動(dòng)機(jī)效率是指電動(dòng)機(jī)的輸出功率與輸入功率之比，一般來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)的電動(dòng)機(jī)效率是在電動(dòng)機(jī)負(fù)載率高于60%的情況下的數(shù)據(jù)。電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，同時(shí)電機(jī)機(jī)械部件之間的傳動(dòng)也會(huì)造成機(jī)械能損失。電動(dòng)機(jī)類型以及電動(dòng)機(jī)與抽油機(jī)的匹配程度是影響電機(jī)效率的主要因素;選擇與抽油機(jī)相匹配的電機(jī)能提升系統(tǒng)效率。

2.2皮帶、減速箱

皮帶在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)與皮帶輪產(chǎn)生摩擦、打滑、振動(dòng)、錯(cuò)邊等能量損失，從而對(duì)摻稀機(jī)抽井系統(tǒng)效率產(chǎn)生一定的影響。同時(shí)，皮帶由于自身有一定彈性，因此在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生彈性形變能量損失。而皮帶的松緊程度、皮帶輪對(duì)正度以及同心度等都會(huì)對(duì)皮帶的傳動(dòng)效率產(chǎn)生較大的影響;其中，皮帶的松緊程度是影響皮帶傳動(dòng)效率的主要因素[3]。

2.3四連桿機(jī)構(gòu)

光桿功率與減速箱輸出功率的比值為四連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率。其主要的功率損失為軸承及摩擦損失、鋼絲繩的變形損失。如果四連桿機(jī)構(gòu)的軸承潤(rùn)滑性能不好，能量損失增加，進(jìn)而影響系統(tǒng)效率?，F(xiàn)場(chǎng)抽油機(jī)一般每季度保養(yǎng)1次，保證各部件潤(rùn)滑能力。

2.4抽油桿效率

抽油桿輸出功率與盤(pán)根盒輸出功率的比值叫做抽油桿效率。其主要能量損失為抽油桿與油管以及抽油桿與液體之間的摩擦損失、桿柱彈性形變產(chǎn)生的損失。抽油機(jī)的沖程、沖次與抽油泵的匹配程度等都會(huì)嚴(yán)重影響抽油桿效率。

2.5抽油泵效率

抽油泵的輸出功率與抽油桿輸出功率之比為抽油泵效率。其主要的能量損失為抽油泵柱塞與襯套之間的摩擦損失及泵漏失損失（又稱容積損失），原油流經(jīng)泵閥時(shí)的水力阻力而引起的功率損失（又稱水力損失）。通常情況下泵漏失損失是影響抽油泵能量損失的主要因素。

3 提高摻稀機(jī)抽井系統(tǒng)效率的主要措施

3.1加強(qiáng)油井現(xiàn)場(chǎng)管理制度

通過(guò)對(duì)抽油機(jī)井日常巡檢，掌握抽油機(jī)生產(chǎn)的第一手資料，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的隱患，這些都是能提高摻稀機(jī)抽井系統(tǒng)效率投資少、見(jiàn)效快的有效舉措，使得摻稀機(jī)抽井實(shí)現(xiàn)最大經(jīng)濟(jì)效益[4]。實(shí)踐表明，當(dāng)上、下沖程電流之比在0.75～0.95之間時(shí)能耗最低，但常規(guī)抽油機(jī)很難達(dá)到上述能耗，因此在普通抽油機(jī)上加裝監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油機(jī)平衡的精確管理，從而使抽油機(jī)的負(fù)荷平衡曲線與理論曲線更接近，達(dá)到提高系統(tǒng)效率的目的[5]。

3.2調(diào)整電流平衡率

抽油機(jī)的電流平衡率低，會(huì)減少抽油機(jī)壽命、抽油桿斷、電能耗費(fèi)巨大的后果。研究表明，抽油機(jī)的平衡率在80%～115%之間為最佳。電流法現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較普遍，但某些情況下會(huì)出現(xiàn)假象平衡;因此同時(shí)采用功率法和電流法結(jié)合監(jiān)測(cè)油井平衡狀態(tài)，調(diào)整機(jī)采井電流平衡，提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率。

3.3合理的沉沒(méi)度

對(duì)于機(jī)采井來(lái)說(shuō)，一般情況下，泵效隨著沉沒(méi)度再增大而提高，沉沒(méi)度超過(guò)400m后泵效也不會(huì)有大的變化;相反過(guò)大的沉沒(méi)度會(huì)使抽油桿、管過(guò)長(zhǎng)而產(chǎn)生伸縮變形，造成較大的沖程損失，同時(shí)使負(fù)載增加，抽油泵壽命縮短，系統(tǒng)效率變低;但沉沒(méi)度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致井下抽油泵凡爾壓力過(guò)低，使氣體從混合液中大量分離，降低泵效，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成“氣鎖”。

3.4更換節(jié)能電機(jī)

普通Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率大于50%后，電機(jī)效率基本保持在90%左右，而當(dāng)負(fù)載率低于50%時(shí)，電機(jī)效率隨著負(fù)載率的增大而增大（圖4）。高效節(jié)能電機(jī)相比普通電機(jī)工作效率更高，具有啟動(dòng)扭矩大、功率因數(shù)高的優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)電機(jī)負(fù)載率低于50%的抽油機(jī)井更換節(jié)能電機(jī)，提高其負(fù)載率，從而達(dá)到降低功耗，提高系統(tǒng)效率的目的。

4 總結(jié)

通過(guò)對(duì)稀機(jī)抽井系統(tǒng)效率影響因素的研究，發(fā)現(xiàn)摻稀機(jī)抽井系統(tǒng)效率的主要影響因素有電機(jī)效率、皮帶與減速箱效率、四連桿效率、盤(pán)根盒效率、抽油桿效率、抽油泵效率、油管效率，采取必要的對(duì)策，加強(qiáng)油井現(xiàn)場(chǎng)管理制度，調(diào)整抽油機(jī)的電流平衡率，選擇合適的沉沒(méi)度，對(duì)負(fù)載率低的井更換節(jié)能電機(jī)，從而最大程度的減少影響抽油機(jī)系統(tǒng)效率的因素，提高油田開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益。定期對(duì)抽油機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，降低事故的發(fā)生率。通過(guò)科學(xué)的管理和規(guī)范巡井制度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)抽油機(jī)系統(tǒng)存在的隱患，加快智能油田建設(shè)的進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效的生產(chǎn)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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[3]孟慶昊.抽油機(jī)井系統(tǒng)效率影響因素及措施[J].化學(xué)工程與裝備，2019（04）：62-63.

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[5]張楊.低滲透油藏有桿抽油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].東北石油大學(xué)，2017.