趙倩倩（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

加強(qiáng)抽油機(jī)“四個(gè)節(jié)點(diǎn)”管理質(zhì)量

趙倩倩（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

目前節(jié)能電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用率達(dá)90%以上，節(jié)能控制箱應(yīng)用率超過(guò)95%，傳統(tǒng)以“換”為主的節(jié)能工作不能滿足新形勢(shì)的需要。以油井平衡率、皮帶、盤(pán)根、回壓為能耗治理點(diǎn)，開(kāi)展了機(jī)采節(jié)能四個(gè)節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),通過(guò)消除負(fù)功調(diào)平衡、松緊定壓調(diào)皮帶、轉(zhuǎn)矩量化調(diào)盤(pán)根、綜合治理調(diào)回壓四個(gè)節(jié)點(diǎn)工作，累計(jì)節(jié)電201.2×104kWh，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益120.7萬(wàn)元，抽油機(jī)節(jié)能管理質(zhì)量得到了提升。

抽油機(jī)；盤(pán)根；回壓；節(jié)點(diǎn)；節(jié)能

引言

與老區(qū)采油廠對(duì)比，在舉升高度相當(dāng)?shù)那闆r下，外圍油田單井日產(chǎn)液量低，導(dǎo)致系統(tǒng)效率低，機(jī)采單耗相對(duì)較高[1]。近幾年，某廠從技術(shù)措施和管理措施入手，采取了大量的節(jié)電措施，使機(jī)采綜合單耗控制在8 kWh/t左右，但節(jié)能措施應(yīng)用潛力逐年下降。目前節(jié)能電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用率達(dá)90%以上，節(jié)能控制箱應(yīng)用率超過(guò)95%，傳統(tǒng)以“換”為主的節(jié)能工作思路已不能滿足新形勢(shì)的需要。因此，本著“精細(xì)挖潛管理潛力”的工作思路，開(kāi)展了機(jī)采節(jié)能四個(gè)節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。即以油井平衡率、皮帶、盤(pán)根、回壓為能耗治理點(diǎn)，通過(guò)逐步試驗(yàn)，摸索其對(duì)能耗影響程度，以求合理工況下的節(jié)電最大化[2]。目前基于消除負(fù)功調(diào)平衡、松緊定壓調(diào)皮帶、轉(zhuǎn)矩量化調(diào)盤(pán)根、綜合治理調(diào)回壓四個(gè)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)已經(jīng)成熟并現(xiàn)場(chǎng)推廣，抽油機(jī)節(jié)點(diǎn)管理質(zhì)量得到提升（圖1）。

圖1 四個(gè)節(jié)點(diǎn)示意

1 消除負(fù)功調(diào)平衡

從抽油機(jī)井的管理現(xiàn)狀看，可以用示功圖反映抽油泵在一個(gè)完整沖程中的工作狀況，但只錄取上、下沖程最大電流，卻不能把電動(dòng)機(jī)在一個(gè)沖程中做功情況反映出來(lái)，造成無(wú)法把抽油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)與電動(dòng)機(jī)做功情況聯(lián)系起來(lái)分析，不利于進(jìn)一步深入搞好節(jié)能工作[3]。針對(duì)存在負(fù)功的井，開(kāi)展了旨在消除負(fù)功的調(diào)整實(shí)驗(yàn)。

1.1 上沖程做負(fù)功

以A井為例（圖2），A井上沖程產(chǎn)生負(fù)功：上沖程開(kāi)始時(shí)曲柄方向釋放的能量大于舉升桿柱、液柱需要的能量，而帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)做負(fù)功。通過(guò)調(diào)整平衡偏置角后，機(jī)械能轉(zhuǎn)換效率達(dá)到100%，負(fù)功消失，有功能耗下降（表1）。

圖2 A井調(diào)整前后有功功率曲線對(duì)比

表1 A井調(diào)整前后效果對(duì)比

1.2 下沖程做負(fù)功

以B井為例（圖3），B井下沖程產(chǎn)生負(fù)功：下沖程開(kāi)始時(shí)載荷方向釋放的能量大于舉升曲柄、平衡塊所需要的能量，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)做負(fù)功。通過(guò)調(diào)整平衡偏置角后，機(jī)械能轉(zhuǎn)換效率提高，負(fù)功基本消失，有功能耗下降（表2）。

圖3 B井調(diào)整前有功功率曲線對(duì)比

表2 偏置角滯后調(diào)整前后效果對(duì)比

通過(guò)功率測(cè)試儀取代電流表指導(dǎo)平衡調(diào)整，消除了電動(dòng)機(jī)做負(fù)功的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了抽油機(jī)井的真正平衡。2014年針對(duì)存在負(fù)功的360口抽油機(jī)井進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整后平均單井節(jié)電7.5 kWh，年累計(jì)節(jié)電10.4×104kWh，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益6.2萬(wàn)元。目前，該方法已在全廠推廣應(yīng)用。

2 松緊定壓調(diào)皮帶

抽油機(jī)皮帶過(guò)緊或過(guò)松，都會(huì)造成有功功率增大，能耗上升。常規(guī)皮帶松緊度依據(jù)手指按壓程度來(lái)判斷，沒(méi)有統(tǒng)一量化標(biāo)準(zhǔn)[4]；為此，研制應(yīng)用按壓測(cè)試儀測(cè)試皮帶的松緊度。皮帶松緊度對(duì)能耗的影響先后經(jīng)歷了兩個(gè)階段：通過(guò)移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使用拉力表來(lái)測(cè)試皮帶中間點(diǎn)間的距離及壓力的方式來(lái)衡量皮帶松緊度對(duì)能耗的影響；使用壓力表測(cè)試皮帶下方壓力方式來(lái)衡量皮帶松緊度對(duì)能耗的影響，對(duì)結(jié)果進(jìn)行監(jiān)測(cè)和對(duì)比分析。

2.1 拉力衡量皮帶松緊度對(duì)能耗的影響

目前試驗(yàn)4井次，通過(guò)移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，測(cè)試皮帶間的拉力值及消耗功率變化。選4口井，其中十型機(jī)2口井，皮帶型號(hào)為4L5V5380，六型機(jī)2口井，皮帶型號(hào)為4L5V5080（表3）。

表3 試驗(yàn)井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

表4 高37-31井以最緊點(diǎn)為起點(diǎn)移動(dòng)電動(dòng)機(jī)測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

由表4可知，皮帶松緊度變化，消耗功率也發(fā)生相應(yīng)變化。皮帶最緊時(shí)消耗功率最大為3.347 kW。一次前移5 mm時(shí)，消耗功率下降至3.051 kW，下降了8.8%，與初始狀態(tài)比下降8.6%；二次前移后消耗功率又有所上升。前移四次后，皮帶出現(xiàn)明顯摩擦聲和打滑現(xiàn)象，能耗也比較高。

分析認(rèn)為：皮帶最緊時(shí)，皮帶輪的軸向力增加，皮帶的摩擦力也增加，消耗功率相應(yīng)也較高；皮帶過(guò)松，出現(xiàn)打滑，電動(dòng)機(jī)電流瞬間增加，消耗功率增加。合理的皮帶松緊度為指壓正常力按下2～3指左右,耗電量最低。

2.2 重力衡量皮帶松緊度對(duì)能耗的影響

在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試基礎(chǔ)上，不斷改進(jìn)工具、操作和測(cè)試方法，制作了皮帶松緊度測(cè)試儀，這種儀器能夠定量皮帶變形量，通過(guò)測(cè)試皮帶上方、下方重力值和能耗值，找到重力值和能耗點(diǎn)的關(guān)系。測(cè)試時(shí)用力壓皮帶，儀器外平面與皮帶平面重合時(shí)，讀取重力值，抽油機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)時(shí)再測(cè)能耗值，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)4口井，繪制重力和能耗關(guān)系曲線（圖4）。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)井重力和能耗關(guān)系曲線

從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試看，當(dāng)能耗最低時(shí)：

◇井1皮帶上方重力140 N，皮帶下方重力130 N；

◇井2皮帶上方重力265 N，皮帶下方重力239 N；

◇井3皮帶上方重力100 N，皮帶下方重力90 N；

◇井4皮帶上方重力123 N，皮帶下方重力116 N。

測(cè)試以皮帶下方重力為主，六型機(jī)皮帶重力為100～150 N，十型機(jī)為200～250 N時(shí)，抽油機(jī)能耗較低，節(jié)電率為3%～5%。

該礦目前已經(jīng)進(jìn)行了160井次的皮帶測(cè)試及調(diào)整工作，使其皮帶松緊度在合理范圍內(nèi)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試40口井，平均有功功率6.05 kW，皮帶下方平均測(cè)試重力130 N，其中小于100 N的有10口井，大于200 N的有1口井，對(duì)這11口井皮帶進(jìn)行重新調(diào)整。調(diào)整前后平均有功功率下降了0.2 kW，日節(jié)電4.8 kWh，節(jié)電率3.3%。

目前，應(yīng)用該方法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試90口井，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整皮帶松緊度30井次，調(diào)整前后平均單井有功功率下降了0.2 kW，日節(jié)電4.8 kWh，累計(jì)年節(jié)電5.2×104kWh，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益3.1萬(wàn)元。

3 轉(zhuǎn)矩量化調(diào)盤(pán)根

3.1 盤(pán)根上緊度的變化規(guī)律

采用刻度盤(pán)來(lái)指示上緊度，將盤(pán)根松緊度以40 N·m為起始0°，每旋轉(zhuǎn)90°記錄一次轉(zhuǎn)矩值，直到200 N·m。以旋轉(zhuǎn)角度為橫坐標(biāo)，以轉(zhuǎn)矩值為縱坐標(biāo)繪制曲線。由圖5可知，隨著上緊角度增加，轉(zhuǎn)矩值增大。

圖5 盤(pán)根上緊度的變化曲線

3.2 盤(pán)根松緊度對(duì)懸點(diǎn)載荷及能耗的影響

由表5可知，轉(zhuǎn)矩由40 N·m增加至200 N·m，上載荷上升了0.46 kN，下載荷下降了0.58 kN，交變載荷上升了1.04 kN。隨著轉(zhuǎn)矩增加，日耗電量增加值較大，端點(diǎn)差值達(dá)到20.5 kWh（圖6）。

表5 盤(pán)根轉(zhuǎn)矩對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響

圖6 盤(pán)根松緊度對(duì)耗電量的影響曲線

3.3 盤(pán)根松緊度的自然遞減規(guī)律

選擇X11-5-SB4022井，將盤(pán)根松緊度調(diào)至200 N·m，每2 h錄取一次轉(zhuǎn)矩值，待下降趨勢(shì)穩(wěn)定后延長(zhǎng)錄取周期，直至盤(pán)根出現(xiàn)微漏為止。

表6 不同轉(zhuǎn)矩下有功功率變化

從轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間自然遞減可以看出（表6），當(dāng)盤(pán)根緊至200 N·m時(shí)，最初的24 h內(nèi)轉(zhuǎn)矩遞減速度最快，24 h后就已經(jīng)遞減至110 N·m，隨后盤(pán)根轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間遞減變緩，第5天遞減至60 N·m并平穩(wěn)運(yùn)行5 d左右。

圖7 盤(pán)根松緊度的自然遞減曲線

日常維護(hù)后的盤(pán)根轉(zhuǎn)矩值在110±10 N·m，由圖7可知維護(hù)周期為9 d，與實(shí)際維護(hù)周期相近。使用積分對(duì)圈閉面積即耗電量進(jìn)行計(jì)算，得出該井日均耗電量110.07 kWh。

根據(jù)自然遞減趨勢(shì)確定合理的盤(pán)根維護(hù)周期為5 d，合理的轉(zhuǎn)矩值為60 N·m。使用積分對(duì)圈閉面積即耗電量進(jìn)行計(jì)算，得出該井日均耗電量107.28 kWh。對(duì)比新舊周期，某井日節(jié)電2.79 kWh，節(jié)電率達(dá)2.53%。

某礦在盤(pán)根管理方面，制定相應(yīng)的管理制度，截至目前，已經(jīng)有325個(gè)轉(zhuǎn)矩扳手安裝到單井上，25個(gè)轉(zhuǎn)矩扳手分發(fā)到其余采油礦進(jìn)行試驗(yàn)。

改進(jìn)目的：能安裝在井口，且不影響加盤(pán)根操作，可作為盤(pán)根盒手柄。

改進(jìn)思路：縮短轉(zhuǎn)矩扳手的手柄，將改進(jìn)后的扳手焊接到盤(pán)根盒蓋上。

某礦研制成功了盤(pán)根轉(zhuǎn)矩扳手，實(shí)現(xiàn)了盤(pán)根松緊度直觀量化（圖8）。

盤(pán)根合理的轉(zhuǎn)矩值為40～60 N·m，正常維護(hù)周期5 d。目前，已推廣350口井，平均單井日節(jié)電3 kWh，年累計(jì)節(jié)電37.8×104kWh，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益22.7萬(wàn)元。

圖8 盤(pán)根轉(zhuǎn)矩扳手示意

4 降回壓

由于聚驅(qū)井采出液黏稠、集油管線結(jié)蠟嚴(yán)重，以及大量環(huán)狀井的投產(chǎn)，該廠共有165口井回壓高于1.0 MPa，平均測(cè)試單耗高于全廠0.5 kWh/t；為此，開(kāi)展了綜合治理調(diào)回壓工作。

6型機(jī)回壓每上升0.1 MPa日耗電上升0.5 kWh；10型及以上機(jī)型回壓每上升0.1 MPa日耗電上升2 kWh。

試驗(yàn)不同機(jī)型，回壓變化對(duì)能耗的影響，14型抽油機(jī)3組，10型抽油機(jī)5組，6型抽油機(jī)7組，每組數(shù)據(jù)測(cè)試時(shí)長(zhǎng)5 min，每個(gè)壓力測(cè)試3組數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)按照不同機(jī)型分類(lèi)歸納，并繪制各關(guān)系曲線圖以獲得直觀效果（圖9）。

圖9 不同機(jī)型回壓與耗電量關(guān)系曲線

由圖9可知，隨著回壓的升高，電量逐漸增大，不同機(jī)型抽油機(jī)每升高0.1 MPa，耗電量提高0.75%左右。

某廠現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，6型機(jī)回壓每上升0.1 MPa，日耗電量上升0.5 kWh；10型及以上機(jī)型，回壓每上升0.1 MPa，日耗電量上升2 kWh。

目前已全面開(kāi)展管線沖洗、物理清垢等降回壓工作，共計(jì)398井次，平均回壓由1.26 MPa降低到0.72 MPa，累計(jì)機(jī)采節(jié)電119.7×104kWh，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益71.8萬(wàn)元（表7）。

表7 各項(xiàng)目取得的效益統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)論

1）6型機(jī)皮帶重力為100～150 N，10型機(jī)為200～250 N時(shí)抽油機(jī)能耗低。根據(jù)轉(zhuǎn)矩遞減趨勢(shì)確定合理的盤(pán)根維護(hù)周期為5 d，合理的轉(zhuǎn)矩值為60 N·m。

2）消除負(fù)功調(diào)平衡、松緊定壓調(diào)皮帶、轉(zhuǎn)矩量化調(diào)盤(pán)根、綜合治理調(diào)回壓四個(gè)節(jié)點(diǎn)工作，實(shí)現(xiàn)降耗，取得經(jīng)濟(jì)效益。

[1]武俊憲.天平式游梁抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用[J].石油和化工節(jié)能，2013，3（3）：16-19．

[2]馬志堅(jiān).節(jié)能監(jiān)測(cè)管理在油田開(kāi)發(fā)中的作用[J].石油石化節(jié)能，2013（9）：49-50．

[3]姜杰，馬強(qiáng).抽油機(jī)井系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)與管理標(biāo)準(zhǔn)的研究[J].承德石油高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2009，11（1）：17-20．

[4]田連雨.抽油機(jī)井日常管理能耗節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)的確定[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2014，30（6）：28-31.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.12.018

2016-01-20

（編輯 王艷）

趙倩倩，工程師，2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（石油工程專(zhuān)業(yè)），從事采油管理工作，E-mail：634530467@qq.com，地址：黑龍江省大慶市紅崗區(qū)大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠工程技術(shù)大隊(duì)機(jī)采室，163000。