何 治 武 楊 會(huì) 麗 劉 新 印 劉 寶 偉 劉 愛(ài) 華

（1.長(zhǎng)慶油田公司油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室；3.長(zhǎng)慶油田公司第七采油廠）

利用系統(tǒng)效率測(cè)試儀進(jìn)行化學(xué)防蠟節(jié)能測(cè)試

何 治 武1,2楊 會(huì) 麗1,2劉 新 印3劉 寶 偉3劉 愛(ài) 華1,2

（1.長(zhǎng)慶油田公司油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室；3.長(zhǎng)慶油田公司第七采油廠）

在結(jié)蠟油井中應(yīng)用固體化學(xué)防蠟劑，可有效抑制油井管、桿、泵等結(jié)蠟，延長(zhǎng)有桿泵的檢泵周期，降低抽油機(jī)能耗。抽油機(jī)系統(tǒng)效率測(cè)試儀，是通過(guò)抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行測(cè)試電能參數(shù)和安裝在抽油機(jī)懸繩器的傳感器測(cè)試油井載荷的，對(duì)比結(jié)蠟井措施前后的數(shù)據(jù)，分析節(jié)能效果。測(cè)試結(jié)果表明，結(jié)蠟井應(yīng)用化學(xué)固體防蠟劑可使油井載荷平均下降 9.73kN，系統(tǒng)效率提高6.92%，綜合節(jié)電22.24%。

油井結(jié)蠟 化學(xué)固體防蠟劑 系統(tǒng)效率測(cè)試儀 節(jié)能測(cè)試

油井在開(kāi)采過(guò)程中，結(jié)蠟會(huì)使油管孔徑縮小，增加油流阻力和原油舉升阻力，不僅影響油井的正常生產(chǎn)，還會(huì)造成系統(tǒng)能耗增加。結(jié)蠟油井井下應(yīng)用化學(xué)固體防蠟劑，可有效降低原油析蠟點(diǎn)，減少采 油 管 柱 結(jié) 蠟 ， 降 低 抽 油 機(jī) 載 荷 ， 延 長(zhǎng) 檢 泵 周 期[1]，達(dá) 到 降 能 耗 、 節(jié) 電[2]的 目 的 。

1 化學(xué)固體防蠟劑

選用長(zhǎng) 慶 油田 PY-1油井 化 學(xué)固體 防蠟劑 （慶陽(yáng)長(zhǎng)慶井下油田助劑有限責(zé)任公司生產(chǎn)），防蠟率可達(dá)到80%以上，油井結(jié)蠟周期由 120～150d延長(zhǎng)至 240～350d。

固體防蠟劑的防蠟機(jī)理主要是：防蠟劑分子在原油中能有效地抑制蠟晶形成，使得蠟晶變形產(chǎn)生異構(gòu)，阻止蠟晶聚集長(zhǎng)大，同時(shí)防蠟劑分子能改變蠟晶表面性質(zhì)和管線表面性質(zhì)，阻止蠟晶體的沉積，從而起到很好的防蠟效果。

2 抽油機(jī)能耗測(cè)試及計(jì)算

油井有桿泵機(jī)械能耗，以井口光桿懸繩器為界,分為地面和地下兩大部分。地面耗能主要為抽油機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)與電動(dòng)機(jī)運(yùn)行所產(chǎn)生的能耗；地下部分耗能主要為抽油泵和井筒原油由抽油泵到井口(包 括 回 壓 )的 舉 升 耗 能[3-4]。 在 機(jī) 采 設(shè) 備 、 抽 汲 參 數(shù)固定狀態(tài)下，能耗變化主要緣于井下生產(chǎn)的變化，如井下壓力、懸點(diǎn)載荷、單井產(chǎn)量、管內(nèi)液體流速等參數(shù)的改變。結(jié)蠟油井主要耗能變化在于井下管柱結(jié)蠟引起抽油機(jī)負(fù)載變化，結(jié)蠟促使抽油泵、抽油桿、管柱等效率下降，油井井下系統(tǒng)效率降低，致使油井生產(chǎn)能耗增加。

井下化學(xué)固體防蠟劑可有效降低油井管柱結(jié)蠟，降低懸點(diǎn)載荷，從而降低電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流，降低電動(dòng)機(jī)功率（包括有功功率和無(wú)功功率），達(dá)到綜合節(jié)電的目的。

2.1測(cè)試儀器和測(cè)試方法

測(cè) 試 儀 器 選 用 PMTS3.1 抽 油 機(jī) 系 統(tǒng) 效 率 測(cè) 試 儀（北京長(zhǎng)森石油科技公司制造），電流、電壓、功率精 度 0.5%， 位 移 測(cè) 試 0～6m， 精 度 1%； 載 重 測(cè) 試0～15t，精度 1%。該儀器配備不同的傳感器，可以測(cè) 試 電 能 參 數(shù) （以 每 秒 50組 的 高 速 度 記 錄 電 流 、電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、電力諧波）、抽油機(jī)井示功圖、動(dòng)液面、螺桿泵井的載荷扭矩和轉(zhuǎn)速等。

測(cè)試時(shí)，電能與示功圖聯(lián)合測(cè)試，按三相三通道測(cè)試方法，接好電壓引線，卡好電流鉗。將位移載荷傳感器卡在抽油機(jī)的懸繩器中，接好信號(hào)引線到儀器上。從懸繩器到抽油機(jī)開(kāi)關(guān)箱的儀器之間的信號(hào)引線，拴在抽油機(jī)支架的中部以上，并留出適當(dāng)余量，保證信號(hào)引線在驢頭上、下行程中都不會(huì)被拉扯，并且不會(huì)掛到井口閘門(mén)或其他物件上，保證信號(hào)引線的安全。在曲線顯示區(qū)，實(shí)時(shí)繪制電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、光桿位移、驢頭載荷等曲線。

2.2節(jié)電率計(jì)算

根 據(jù) 測(cè) 試 的 電 能 參 數(shù) ， 依 據(jù) 標(biāo) 準(zhǔn)[5-7]， 對(duì) 油 井 應(yīng)用化學(xué)固體防蠟管前后的系統(tǒng)效率、節(jié)電率（有功節(jié)電率、無(wú)功節(jié)電率、綜合節(jié)電率）進(jìn)行計(jì)算。

式 中 ：P1為 有 功 功 率 ，kW；q為 無(wú) 功 功 率 ，kvar； P2為 有 效 功 率 ，kW；Q 為 產(chǎn) 液 量 ， m3/d； H為 有 效 揚(yáng) 程 ， m； ρ為 液 體 密 度 ， t/m3； g 為 重 力 加速 度 ，9.8m/s2； Hd為 動(dòng) 液 面 深 度 ，m； po為 油 管 壓力 ，MPa； pt為 套 管 壓 力 ，MPa；W 為 提升百米噸液有功耗電量，kWh/(100m· t)；Z為 提升百米噸液無(wú)功耗電量，kVAh/(100m·t)； Kq為 無(wú) 功 經(jīng) 濟(jì)當(dāng)量，kW/ (kVA)， 取 值按 GB12497 規(guī) 定 執(zhí) 行。

3 測(cè)試結(jié)果

白豹油田白X區(qū)塊油井結(jié)蠟嚴(yán)重，主要在井口下 100～800m處 結(jié) 蠟 ， 結(jié) 蠟 厚 度 3～8mm， 平 均 結(jié) 蠟周期 60d。應(yīng)用抽油機(jī)系統(tǒng)效率測(cè)試儀對(duì)15口使用化學(xué)固體防蠟劑的油井進(jìn)行能耗效率前后對(duì)比，測(cè)試及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

測(cè)試結(jié)果表明：

1）抽 油機(jī)懸 點(diǎn)載荷 降低 。在下 防蠟管 后 1～2個(gè) 月 內(nèi) 懸 點(diǎn) 載 荷 穩(wěn) 步 降 低 ， 平 均 下 降 了 9.73kN。懸點(diǎn)負(fù)載下降率超過(guò) 10%的有11口油井，懸點(diǎn)載荷下降率在7%～9%的有 4口油井。

2）系 統(tǒng) 效 率 提 高 。 系 統(tǒng) 效 率 平 均 增 加 了6.92%， 系 統(tǒng) 效 率 增 加 超 過(guò) 5%的 有 12 口 油 井 ， 超過(guò) 1.5%的 有 3 口 油 井 。

3）泵 效 提 高 。 泵 效 提 高 超 過(guò) 5%以 上 的 有 9 口油井，超過(guò)2%的有2口油井，超過(guò)0.1%的有4口油井。

4）載 荷 電流明 顯 降低。 負(fù) 載電 流 平均下 降 了3.732A， 負(fù) 載 電 流 下 降 率 超 過(guò) 10% 的 有 14 口 油井，負(fù)載電流下降率小于 10%的有1口油井。

表1 應(yīng)用抽油機(jī)系統(tǒng)效率測(cè)試儀進(jìn)行油井防蠟節(jié)能分析

5）節(jié) 電 效 果 明 顯 。 平 均 有 功 節(jié) 電 率 為22.90% ， 平 均 無(wú) 功 節(jié) 電 率 為 11.68% ， 平 均 綜 合 節(jié)電率為 22.24%。

4 典型井分析

4.1B102-03

2010 年 6 月 8 日 B102-03 井 下 化 學(xué) 固 體 防 蠟管，下防蠟管后，懸點(diǎn)最大載荷由下防蠟管前的65.1kN， 1 個(gè) 月 后 逐 步 下 降 到 57.1kN， 4 個(gè) 月 后 最大 載 荷 平 均 降 低 15.2% 。 懸 點(diǎn) 最 小 載 荷 從 開(kāi) 始 41.5 kN 隨 時(shí) 間 變 化 下 降 到 32.3kN， 最 小 載 荷 平 均 下 降了 21.2%， 泵 效 和 系 統(tǒng) 效 率 都 有 明 顯 提 高 （圖1）。負(fù) 載 電 流 從 19.27A 降 到 14.14A， 有 功 功 率 從 3.81 kW 下 降 到 3.17kW （圖2）， 無(wú) 功 功 率 從 12.96kvar降 到 9.38kvar， 視 載 功 率 從 13.51kVA 降 到 9.90 kVA， 有 功 節(jié) 電 率 16.8% ， 無(wú) 功 節(jié) 電 率 27.6% ， 綜合 節(jié) 電 率 19.3%。

圖1 B102-03井下防蠟管前后載荷情況

圖2 B102-03井下防蠟管前后電參數(shù)情況

4.2B99-2井

圖3 B99-2井下防蠟管前后載荷情況

2010年 6月 B99-2井 下 化 學(xué) 固 體 防 蠟 管 ， 上 行懸 點(diǎn) 最 大 載 荷 由 65.0kN 下 降 到 59.2kN， 載 負(fù) 荷 減少 量 為 5.8kN；下 行 懸 點(diǎn) 最 小 載 荷 從 開(kāi)始 41.2kN 隨時(shí) 間 變 化 下 降 到 34.2kN， 下 行 載 荷 有 所 減 小 ， 下防 蠟 管 前 后 最 小 載 荷 平 均 下 降 17% （圖3）。 從 系 統(tǒng)效率圖看，系統(tǒng)效率提高，油井泵效、產(chǎn)液量均有所提高。從有功功率和無(wú)功功率曲線分析看，最大電 流 從 22.26A 降 到 20.04A ， 有 功 功 率 從 6.42kW降 到 5.78kW （圖4）， 無(wú) 功 功 率 從 13.56kvar 降 到12.89kvar， 視 載 功 率 從 15kVA 降 到 14.46kVA， 有功 節(jié) 電 率 10% ， 無(wú) 功 節(jié) 電 率 4.9% ， 綜 合 節(jié) 電 率9.2%。

圖4 B99-2井下防蠟管前后電參數(shù)情況

5 結(jié)論

1）結(jié)蠟油 井 采用井 下化學(xué) 固 體防蠟 劑 ，可 有效抑制井下管串結(jié)蠟，降低載荷，提高系統(tǒng)效率，降低抽油機(jī)能耗。

2）利 用 抽 油 機(jī) 系 統(tǒng) 效 率 測(cè) 試 儀 對(duì) 白 豹 油 田 15口結(jié)蠟油井測(cè)試表明，油井下防蠟管后，負(fù)載電流平 均 降 低 3.732A， 系 統(tǒng) 效 率 平 均 增 加 6.92% ， 平 均綜合 節(jié) 電 率 為 22.24%。

[1]何 治 武,劉 愛(ài) 華,楊 會(huì) 麗,等.緩 釋 型 固 體 防 蠟 劑 PY-1 的研制與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用[J].油田化學(xué),2009,26(1):21-23.

[2]程戈奇,魏世舉,張川,等.提高井下系統(tǒng)效率配套工藝技術(shù)[J].油氣田地面工程,2009,28(8):72-73.

[3]楊海濱,鄭海金,張琪.機(jī)采系統(tǒng)效率計(jì)算方法研究與認(rèn)識(shí)[J].鉆采工藝,2005,28(2):64-67.

[4]樊文杰.抽油機(jī)井能耗公式的建立與測(cè)試[J].油氣田地面工程,2001,20(6):8-10.

[5]SY/T64222008 石油企業(yè)節(jié)能產(chǎn)品節(jié)能效果測(cè)定[S].北京:石油工業(yè)出版社,2008.

[6]Q/SY101—2007 抽油機(jī)及輔助配套設(shè)備節(jié)能檢測(cè)和評(píng)價(jià)方法[S].北京:石油工業(yè)出版社,2008.

[7]SY/T5264—2006 油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法[S].北京:石油工業(yè)出版社,2006.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.006.011

2013-03-20）

何治武，工程師，1992年畢業(yè)于西安石油學(xué)院 （應(yīng)用 化 學(xué) 專 業(yè)）， 主 要 從 事 油 田 化 學(xué) 與 防 腐 研 究 ， E-mail： hzwcq@petrochina.com.cn， 地 址 ： 陜 西 省 西 安 市 未 央 區(qū) 明 光 路 油 氣 工 藝研究院，710018。