馬玉花（中石油吐哈油田分公司工程技術研究院，新疆 鄯善838202）

王 勇（中石油吐哈油田分公司吐魯番采油廠，新疆 鄯善838202）

劉 兵（中石油吐哈油田分公司工程技術研究院，新疆 鄯善838202）

鐘 銀（中石油吐哈油田分公司溫米采油廠，新疆 鄯善838202）

段志英（中石油吐哈油田分公司工程技術研究院，新疆 鄯善838202）

吐哈油田提高抽油井系統(tǒng)效率的技術研究與應用

馬玉花（中石油吐哈油田分公司工程技術研究院，新疆 鄯善838202）

王 勇（中石油吐哈油田分公司吐魯番采油廠，新疆 鄯善838202）

劉 兵（中石油吐哈油田分公司工程技術研究院，新疆 鄯善838202）

鐘 銀（中石油吐哈油田分公司溫米采油廠，新疆 鄯善838202）

段志英（中石油吐哈油田分公司工程技術研究院，新疆 鄯善838202）

針對吐哈油田抽油井存在的深抽大負荷、供液不足、氣體影響較重、井下功耗大、抽油機不平衡以及普遍存在的“大馬拉小車”等現(xiàn)象，對抽油井系統(tǒng)效率進行了分析，從5個方面進行了技術研究與應用：解決地面損失耗功的配套技術；解決井下?lián)p失耗功的配套技術；解決供液不足引起的井下效率低的配套技術；功率精確平衡分析技術；電機配帶功率優(yōu)化技術。形成吐哈油田提高抽油井系統(tǒng)效率技術系列，達到了抽油井節(jié)能、降耗、增效生產(chǎn)的目的。

系統(tǒng)效率；抽油機；機械采油；節(jié)能；增效；吐哈油田

2006年吐哈油田共有抽油井1077口，開井834口，占總開井數(shù)的89.1%，抽油井產(chǎn)量占原油總產(chǎn)量的80.9%。抽油井為吐哈油田的主要采油方式，其能耗占總能耗的30.18%，深抽大負荷、供液不足、氣體影響較重、井下功耗大、抽油機不平衡以及普遍存在的“大馬拉小車”等現(xiàn)象是目前抽油井工作系統(tǒng)需要解決的主要矛盾［2］。為此，吐哈油田開展了提高抽油井系統(tǒng)效率的工作，研究了一系列提高抽油井系統(tǒng)效率的配套技術，取得了較好的經(jīng)濟和社會效益。

1 抽油井系統(tǒng)效率分析

抽油井系統(tǒng)效率是指地面電能傳遞給井下液體，將液體舉升到地面的有效做功能量與輸入能量之比。即：抽油機井的有效功率與電動機輸入功率之比［1］。

有效功率是指將井內液體輸送到地面所需要的功率；輸入功率是指拖動機械采油設備的電動機的輸入功率。

抽油井系統(tǒng)效率可分為地面效率和井下效率兩大部分。以光桿懸繩器為界，懸繩器以上的機械傳動效率和電動機運行效率的乘積為地面效率；懸繩器以下到抽油泵，再由抽油泵到井口的效率為井下效率，即：

式中，地面效率包括電動機效率、皮帶和減速箱效率、四連桿機構效率；井下效率包括井口盤根盒效率、抽油桿效率、抽油泵效率和油管效率。

2 提高抽油井系統(tǒng)效率技術對策

由于抽油井系統(tǒng)效率由地面效率和井下效率兩部分組成，那么提高系統(tǒng)效率的途徑主要就是增加有效舉升功率、降低損失功率。損失功率包括地面損失功率和地下?lián)p失功率。圍繞提高抽油井系統(tǒng)效率的途徑，結合吐哈油田抽油井潛力，有針對性地開展了5個方面的技術研究工作。

2.1 解決地面損失耗功的配套技術

地面損失耗功主要包括電機損失、皮帶傳動損失、減速箱損失、四連桿損失、盤根盒損失、抽油機摩擦損失。為解決這一問題，在現(xiàn)場應用中主要通過推廣兩級平衡抽油機、推廣應用節(jié)能系列電機、采用永磁同步電機和石墨盤根密封系統(tǒng)等來達到提高地面效率的目的。推薦的節(jié)能組合為：節(jié)能電機＋節(jié)能抽油機＋石墨盤根。

2.2 解決井下?lián)p失耗功的配套技術

井下?lián)p失耗功包括桿管摩擦損失、液體摩擦損失、活塞摩擦損失、凡爾摩擦損失等。針對井下耗功大的井，研究的思路一是強化桿、管、柱的優(yōu)化設計，對于存在輕微失穩(wěn)彎曲的井，采用合理匹配油井工作制度、優(yōu)化桿柱組合、消除失穩(wěn)彎曲加以解決；二是對于失穩(wěn)彎曲嚴重的井，將防磨與降耗有機結合起來加以研究共同解決，除強化優(yōu)化設計外，引進配套完善了防磨降耗工具組合（防失穩(wěn)補償器、加重抗偏磨副、分散浮力接箍等）來減輕、轉移磨損對象，達到防磨降耗提高系統(tǒng)效率的目的。

2.3 解決供液不足引起的井下效率低的配套技術

主要通過改變油井的工作制度，依據(jù)“較大泵徑、長沖程、慢沖次”的優(yōu)化原則及系統(tǒng)效率的敏感性分析，研制了二級減速器，同時調研引進了低轉速永磁同步電機技術，引進了低轉速永磁同步電機，達到降低沖次和提高功率因數(shù)的目的。

2.4 功率精確平衡分析技術

抽油機電流平衡法有兩個方面的弊端，一是該方法以峰值電流作為判斷平衡與否的依據(jù)，峰值電流不能準確反映抽油機一個周期內的全過程，因而帶有片面性；二是這種判斷易出現(xiàn)假平衡，即從電流峰值看是平衡的，但這個現(xiàn)象可能是平衡過重，在上行時做負功引起的。為此，引進了功率精確平衡分析技術，該技術是對功率曲線進行傅里葉分解，求出不平衡功率，計算出最佳平衡調整量，從而達到均方根功率、均方根扭矩最小，實現(xiàn)抽油機最安全、電機發(fā)熱量最少的目標。

2.5 電機配帶功率優(yōu)化技術

針對吐哈油田存在的抽油井“大馬拉小車”的問題，引進完善了電機配帶功率優(yōu)化技術，該技術是通過功率測試及負載率分析，優(yōu)選功率需求，從而達到電機功率的合理匹配。

3 礦場應用效果分析

1）節(jié)能抽油機應用及效果 ①改造常規(guī)游梁抽油機。2001年以來，吐哈油田共改造在用常規(guī)游梁抽油機75臺，改造后平均單井節(jié)能4kW，節(jié)電率為27.7%。②推廣應用節(jié)能抽油機。油田共推廣應用節(jié)能抽油機324臺，應用后電機工作電流下降25%～50%，地面效率達到72%。③配套抽油機節(jié)能裝置。推廣應用智能型空抽控制器60臺，用后節(jié)電達到35%以上。

2）二級減速器的應用及效果 2007～2008年在鄯善、溫米、丘陵等油田共應用二級減速器18井次，保持產(chǎn)液不變的情況下，平均系統(tǒng)效率提高6.07%，平均單井日節(jié)電達到51.23kW·h。

3）防磨降耗綜合技術的應用及效果 防磨降耗綜合技術主要是采用井下防磨降耗工具等裝置轉移磨損對象或減輕磨損，實現(xiàn)節(jié)能降耗、延長檢泵周期的目的。防失穩(wěn)補償器、加重抗偏磨副、分散浮力接箍等3種井下防磨降耗工具在鄯善、溫米和丘陵等油田應用了12井次，取得了較好的防磨降耗效果。平均系統(tǒng)效率提高8.79個百分點，平均單井日節(jié)電32.16kW·h。

4）永磁同步電機的應用及效果 試驗引進低轉速永磁同步電機，引進電機主要以22、30kW為主，其最小沖次為2.2次/min。2008年丘陵、溫米、吐魯番等采油廠相繼推廣應用，截至2008年10月，吐哈油田共應用低轉速永磁同步電機209臺，措施井平均系統(tǒng)效率提高4.59個百分點，平均單井日節(jié)電32.85kW·h。

5）功率精確調平衡技術的應用及效果 截至2008年10月，吐哈油田共進行抽油機平衡調整268井次，調整后平均系統(tǒng)效率提高3.57個百分點，平均單井日節(jié)電22.87kW·h。

4 結 論

1）吐哈油田抽油井提高系統(tǒng)效率措施主要以供液不足、井下耗功、抽油機平衡調整等挖潛措施為主。

2）項目研究形成了一系列適合吐哈油田提高抽油井系統(tǒng)效率的配套技術，在現(xiàn)場應用中取得了較好的效果，平均系統(tǒng)效率提高3.11個百分點。

3）吐哈油田提高抽油井系統(tǒng)效率工作取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，具有廣闊的應用前景。

［1］李穎川.采油工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2002.

［2］李道品.低滲透油田高效開發(fā)決策論［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003.

TE355.5

A

1000－9752（2010）05－0311－02

2010－03－05

馬玉花（1973－），女，1997年石油大學（華東）畢業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事采油工程技術研究與應用工作。

［編輯］ 蕭 雨