抽轉(zhuǎn)螺技術(shù)可行性分析及評(píng)價(jià)

摘要：針對(duì)抽油機(jī)傳動(dòng)過程能量損失較大、系統(tǒng)效率較低，致使總體能耗較高的問題，利用“老機(jī)換新”時(shí)機(jī)，將油井地面驅(qū)動(dòng)設(shè)備由抽油機(jī)改為螺桿泵生產(chǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，單井日耗電節(jié)約41.76kWh，56口措施井年累計(jì)節(jié)電85.357萬(wàn)kWh。工藝的實(shí)施有效緩解了油田節(jié)能減排壓力，節(jié)支的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了環(huán)保。

關(guān)鍵詞：節(jié)能;抽油機(jī);螺桿泵;減排

作為油井常規(guī)舉升設(shè)備，抽油機(jī)隨油田的開發(fā)逐漸普及。因其可靠性和耐久性均展現(xiàn)出了很高的水平，因此作為油田舉升設(shè)備選型的首選，設(shè)備占有率也最高。目前抽油機(jī)舉升工藝仍沿用四連桿工藝，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能供給設(shè)備完成原油抽汲工作。通過典型井生產(chǎn)狀態(tài)下有桿抽油系統(tǒng)能流變化（表1）可知，從電機(jī)至抽油泵、油管的各個(gè)能量傳輸過程中存在能量損耗，系統(tǒng)效率僅為22.32%，能量損耗達(dá)77.68%。從能量損耗情況來(lái)看，抽油桿能量傳遞效率最低，其次是電機(jī)和皮帶減速器。如果能避免這部分能量損耗，系統(tǒng)效率將獲得大幅度提高，勢(shì)必取得非常好的效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

1 螺桿泵技術(shù)優(yōu)勢(shì)

地面直驅(qū)螺桿泵技術(shù)主要采用地面電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)抽油桿作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，配合控制箱的變頻器通過改變輸出頻率控制地面永磁電機(jī)轉(zhuǎn)速變化，井下利用抽油桿帶動(dòng)螺桿泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，泵體中定轉(zhuǎn)子配合形成吸液-排液腔，將原油不斷漸進(jìn)式排出，直至采出地面[1-2]。

從整個(gè)地面驅(qū)動(dòng)原理上來(lái)看，螺桿泵驅(qū)動(dòng)省去了常規(guī)抽油機(jī)井上皮帶減速機(jī)構(gòu)和四連桿機(jī)構(gòu)，由此產(chǎn)生的能耗衰減被徹底避免;其抽油桿運(yùn)動(dòng)方式與抽油機(jī)也顯著不同，抽油機(jī)抽油桿作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由抽油桿受沖擊彎曲造成的桿體偏磨較為嚴(yán)重，能耗損失明顯，而螺桿泵井的抽油桿作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，排液速度穩(wěn)定，桿體基本不受交變沖擊，偏磨引起的能耗損失將大大降低。因此，螺桿泵相比抽油機(jī)，其效率將大幅提高，節(jié)能效果顯著。

2 可行性分析

2.1技術(shù)可行性分析

與抽油機(jī)相比，螺桿泵井電機(jī)裝機(jī)功率低，電機(jī)運(yùn)行功率平穩(wěn)，效率高;不需要舉升抽油桿，功率損耗小;可連續(xù)抽油，泵吸入液體時(shí)間較長(zhǎng)，有利于提高低產(chǎn)井泵效。例如某廠現(xiàn)有120-27螺桿泵258臺(tái)，最大運(yùn)行轉(zhuǎn)速166轉(zhuǎn)/分，理論排量28.68m3，適合產(chǎn)液量小于20t的油井。統(tǒng)計(jì)這部分設(shè)備平均日耗電75kWh，與相同產(chǎn)液量抽油機(jī)比節(jié)電超過30%。

2.2 經(jīng)濟(jì)可行性評(píng)價(jià)

10型抽油機(jī)換小為6型（或10型）抽油機(jī)與直接更換為螺桿泵舉升工藝對(duì)比見表2，其中GLB120-27螺桿泵井地面設(shè)備一次投資費(fèi)用約為22.02萬(wàn)元，年維護(hù)費(fèi)用約為3.33萬(wàn)元，年運(yùn)行能耗費(fèi)用1.55萬(wàn)元。6型抽油機(jī)地面設(shè)備一次投資費(fèi)用約為40.66萬(wàn)元，年維護(hù)費(fèi)用約為2.19萬(wàn)元，年運(yùn)行能耗費(fèi)用2.33萬(wàn)元。10型抽油機(jī)轉(zhuǎn)120-27螺桿泵15年總費(fèi)用現(xiàn)值63.79萬(wàn)元，比換小機(jī)型少15.56萬(wàn)元。

3 節(jié)能減排評(píng)價(jià)

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)56口老舊抽油機(jī)進(jìn)行了更新，將地面設(shè)備改為螺桿泵地面設(shè)備生產(chǎn)。采用永磁無(wú)刷電機(jī)、變頻工控柜并配套了其他配套設(shè)施。其它地下管柱設(shè)備參照《螺桿泵舉升工藝手冊(cè)》和《區(qū)塊采油工程方案》設(shè)計(jì)實(shí)施。依據(jù)SY/T 5264-2012 油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試計(jì)算方法標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試實(shí)施前后能耗。實(shí)施前后，單井有功功率下降1.74 kWh，日耗電降低41.76 kWh，年耗電節(jié)約15242 kWh，56口井實(shí)施后減少用電85.357萬(wàn)度。

4 結(jié)束語(yǔ)

借舊機(jī)改造時(shí)機(jī)對(duì)抽油機(jī)轉(zhuǎn)螺桿泵生產(chǎn)，單井耗電節(jié)約效果顯著，試驗(yàn)井減少燃燒標(biāo)煤342t，預(yù)計(jì)少排放污染氣體合計(jì)890t，節(jié)約開支的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了降低污染物排放量，推廣該項(xiàng)技術(shù)對(duì)節(jié)能減排有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉翠霞，鐘彬偉，馬慶.地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油技術(shù)的優(yōu)化策略[J].化學(xué)工程與裝備，2020（06）：138-139.

[2]郝銘. 地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制技術(shù)研究[D].西安石油大學(xué)，2015.

作者簡(jiǎn)介：

陳廣志（1981-），男，2005年畢業(yè)于西安石油大學(xué)采油工程專業(yè)，目前從事油水井油井作業(yè)管理工作。Email：chenguangzhi@petrochina.com.cn?地址：黑龍江省大慶市大慶油田第二采油廠第一作業(yè)區(qū)。