畢偉紅（吉林油田公司長春采油廠）

隨著開發(fā)生產(chǎn)時間的延長，長春采油廠油井產(chǎn)量遞減，低產(chǎn)低效井增多，機泵平均泵效不足35%，電動機利用率僅為23.4%，抽油機載荷利用率僅為44.8%，直接導致采油系統(tǒng)效率低（僅為15.01%），耗能高（噸液耗電高達24.4kWh），增加了開采成本。為此，亟需及時分析單井耗能，進行節(jié)能挖潛，以實現(xiàn)采油系統(tǒng)高效低耗運行。

1 抽油機井高耗能原因分析

1.1 產(chǎn)能低，噸液耗電高

四家子區(qū)塊平均泵掛570m，產(chǎn)量低于3t的井噸液耗電達67.2kWh，是區(qū)塊平均噸液耗電水平的6倍；伊通區(qū)塊平均泵掛1870m，能量傳遞距離長、損失大，產(chǎn)量低于3t的井噸液耗電達100 kWh，是區(qū)塊平均噸液耗電水平的5.4倍。

1.2 機采設備匹配狀況差，整體耗能高

1）普通異步電動機效率低。淺層生產(chǎn)井80%投產(chǎn)時采用的是普通異步電動機，而普通異步電動機轉子線圈存在較大銅損，平均功率因數(shù)僅為0.35，效率低，僅為30%，不利于節(jié)能。

2）抽油機平穩(wěn)運行狀況差。平衡率僅為77%，不節(jié)能，且影響設備使用壽命。

3）抽油機負荷利用率低。淺層生產(chǎn)井大部分配備應用的是五型或六型抽油機，負荷利用率僅為44.8%，造成能源浪費。

4）皮帶打滑問題嚴重，在雨季尤為突出，傳動效率較低，且皮帶消耗較大。僅在2010年7月就有42口井發(fā)生燒皮帶現(xiàn)象，損耗皮帶57條，導致停井、卡井等問題，制約生產(chǎn)，影響當月產(chǎn)油量達298t。

2 節(jié)能挖潛技術

2.1 利用二級減速器挖潛低效井節(jié)能空間

針對低產(chǎn)能井或受電動機老化影響沖速已無法再下調(diào)的高耗低效井，利用二級減速器進行節(jié)能挖潛。二級減速器即在抽油機皮帶輪與電動機皮帶輪傳動間增加一級傳動裝置，利用大輪和小輪間角速度和線速度的轉換來實現(xiàn)降低沖速、減少耗能的目的。現(xiàn)場實施10口井（表1），使用前后產(chǎn)量基本持平，平均沖速下降2.8min-1，系統(tǒng)效率提高2.8%，噸液耗電降低11.4kWh，日節(jié)電19.3kWh，節(jié)電率達39%，年節(jié)電能力7.0×104kWh，年節(jié)約操作成本3.5萬元。

2.2 利用智能間抽控制儀實現(xiàn)間歇出油井的供排協(xié)調(diào)

針對人工間抽井、低產(chǎn)能生產(chǎn)井或間歇出油井，大多數(shù)采用人工摸索開井時間，但易造成開井時間不合理的問題，利用智能間抽控制儀摸索出液規(guī)律，達到供排協(xié)調(diào)。

智能間抽控制儀即通過高分辨率傳感器檢測抽油機電動機動力線電流、電壓及相位角，同時計算出電動機工作的實時有功功率、無功功率，并根據(jù)抽油機上、下行電流及抽油機增載、卸載過程的關系，準確描述出抽油機加載及卸載過程的電流運行軌跡及加、卸載過程的時間變化，將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)存儲、修正后，找出真實反映抽油機實際運行情況的電流、功率及負荷的變化規(guī)律，真正達到對抽油機的智能化、科學化管理。

表1 二級減速器安裝前后效果對比

現(xiàn)場實施5口井，日節(jié)電38kWh，年節(jié)電6.94×104kWh，累增油26t。

2.3 創(chuàng)新皮帶保護技術，增加皮帶傳動效率

為了提高皮帶傳動效率，減小皮帶損耗，針對皮帶摩擦系數(shù)低、包角不夠的抽油機井，設計并應用皮帶張緊輪技術實現(xiàn)皮帶保護（圖1）。

圖1 皮帶張緊輪安裝示意圖

在抽油機大帶輪和電動機小帶輪連接皮帶的中間位置外側，安裝一個可上下調(diào)整的平式張緊輪；通過張緊輪調(diào)整，增加皮帶包角并增加張緊力，補充皮帶在小帶輪下端的松弛下垂，減少皮帶打滑造成燒毀現(xiàn)象?，F(xiàn)場試驗2口井，使用前平均每2個月?lián)Q1組皮帶，使用后至目前未更換過皮帶，年節(jié)約材料費1.56萬元，系統(tǒng)效率提高2.2%。

3 設備優(yōu)化技術

3.1 應用節(jié)能電動機，降低電動機自身運行損耗

稀土永磁電動機功率因數(shù)高，不但可降低電動機本身運行損耗，還能降低電網(wǎng)的配送電功率，減少線損；同時降低線路壓降，減小沖擊性無功負載，避免電壓劇烈波動。針對異步電動機功率因數(shù)低、無功損耗大的井，更換使用稀土永磁電動機?，F(xiàn)場應用46口井，平均功率因數(shù)提高0.32，系統(tǒng)效率提高了1.9%，噸液耗電降低4kWh，單井日節(jié)電15kWh，節(jié)電率26.2%，年節(jié)電能力25.2×104kWh。

3.2 應用抽油機機型優(yōu)化技術，實現(xiàn)設備經(jīng)濟運行

為了解決抽油機負荷利用率低的問題，對四家子機型偏大井進行機型優(yōu)化調(diào)整，優(yōu)化后設備運行狀況良好，電流減小，輸入功率明顯降低。系統(tǒng)效率提高了12%，噸液耗電降低了4.88kWh，日節(jié)電20.6kWh，節(jié)電率達32%，年節(jié)電能力0.75×104kWh，同時實現(xiàn)了閑置設備再利用，節(jié)約了投入資金（表2）。

4 參數(shù)優(yōu)化技術

4.1 優(yōu)化工作參數(shù)，滿足供排需求

依據(jù)懸點載荷計算公式[1]，載荷與沖速、泵徑是二次函數(shù)關系，與沖程是一次函數(shù)關系，因此泵徑和沖速對載荷的影響遠大于沖程，但調(diào)整泵徑成本高；另外，由于部分區(qū)塊井深，沖程損失大，且存在井眼軌跡不規(guī)則、結蠟、易凝等問題，為此對工作參數(shù)偏大的井，首先考慮降沖速?，F(xiàn)場采用換皮帶輪或使用變頻器降沖速46口（表3），系統(tǒng)效率提高7.1%，單井日節(jié)電11.3kWh，年節(jié)電19.0×104kWh；對產(chǎn)能高、參數(shù)偏小的井調(diào)大工作參數(shù)5口，實現(xiàn)累增油480t。

表2 四家子1-4井抽油機換型前后效果對比

表3 降沖速效果對比

4.2 優(yōu)化開井時間，確定合理間抽制度

從油井產(chǎn)能出發(fā)，針對低效無效井轉變生產(chǎn)方式，降低其噸油成本?，F(xiàn)場優(yōu)化32口井（表4），平均單井日節(jié)電49kWh，年節(jié)電17.23×104kWh。

表4 調(diào)整開井時間效果對比

4.3 優(yōu)化平衡指數(shù)，確保設備節(jié)能運行

根據(jù)32口單井的抽油機平衡度測試、系統(tǒng)效率及單井能耗分析，繪制了平衡指數(shù)與系統(tǒng)效率關系曲線和平衡度與耗能關系曲線（圖2、圖3）。從關系曲線可以看出：平衡指數(shù)在0.8～1.15之間機采系統(tǒng)效率最高，耗能最低，平均節(jié)電率12.8%。據(jù)此，現(xiàn)場平衡度調(diào)整143井次，單井日節(jié)電7.6 kWh，年節(jié)電16.06×104kWh，平均系統(tǒng)效率提高了0.7%。

圖2 平衡度與系統(tǒng)效率關系曲線

圖3 平衡度與耗電關系曲線

5 效果及經(jīng)濟效益

通過應用系列節(jié)能技術，平均噸液耗電降低6.7kWh，平均系統(tǒng)效率提高了1.77%，年節(jié)電92.18×104kWh，電費按0.5元/kWh計算，節(jié)約成本46.09萬元；調(diào)參增油506t，噸油成本按3294元計算，創(chuàng)效166.7萬元，年節(jié)約皮帶損耗費1.56萬元，總創(chuàng)效214.4萬元；二級減速裝置、智能間抽控制器等節(jié)能設備投資共141.6萬元，投入產(chǎn)出比為1∶1.51，實現(xiàn)節(jié)能創(chuàng)效共72.8萬元。

6 認識

由于各區(qū)塊油藏埋深差別大，油品性質不同，應結合生產(chǎn)實際，針對不同情況制定相應的節(jié)能降耗措施，并以優(yōu)選效果明顯、投資少、易實施的節(jié)能技術為現(xiàn)場實施原則。

1）直接采取合理間抽是針對供液能力差、高耗低效油井實現(xiàn)節(jié)能降耗最經(jīng)濟有效的技術手段。

2）利用智能間抽控制儀可科學確定人工間抽或間歇出油井的開井時間，不影響產(chǎn)量，甚至可實現(xiàn)增產(chǎn)，且可節(jié)約人工成本，可在其他油田類似油井上推廣應用。

3）換小皮帶輪降沖速，成本低、效果明顯，但皮帶輪過小會出現(xiàn)皮帶包角小、容易打滑的問題；變頻器降沖速雖可操作性強，但受平衡狀況等因素影響，設備穩(wěn)定性差；二級減速器降沖速最小可達1.6min-1，且可減小匹配電動機功率，節(jié)能效果顯著，但沖速調(diào)整缺乏靈活性。

4）動態(tài)調(diào)整抽油機平衡度是提高機采系統(tǒng)效率的基本保障，既可實現(xiàn)節(jié)能降耗，又可延長抽油機使用壽命。

5）結合生產(chǎn)實際優(yōu)化調(diào)整機型，節(jié)能效果明顯，可利用閑置資源或井間調(diào)串逐步調(diào)整，減少投入成本。

[1]羅英俊,萬仁溥.采油技術手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社,1993：278-282.