滕慶德?。ù髴c油田有限責(zé)任公司第十采油廠）

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提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率方法探討

滕慶德（大慶油田有限責(zé)任公司第十采油廠）

大慶油田某外圍采油礦，針對(duì)抽油機(jī)井平均系統(tǒng)效率低、能耗高的問(wèn)題，采油礦采用優(yōu)化調(diào)整油井生產(chǎn)參數(shù)、應(yīng)用節(jié)能設(shè)備來(lái)降低生產(chǎn)能耗；創(chuàng)新技術(shù)、應(yīng)用新方法實(shí)現(xiàn)機(jī)采系統(tǒng)節(jié)能降耗。措施的實(shí)施有效提高了油井平均系統(tǒng)效率，取得客觀的節(jié)能效果。通過(guò)介紹油田生產(chǎn)中在提高油井系統(tǒng)效率方面的一些做法及措施效果，研究進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)油田生產(chǎn)節(jié)能降耗的新途徑。

抽油機(jī)井；系統(tǒng)效率；參數(shù)優(yōu)化

抽油機(jī)井系統(tǒng)效率是將井內(nèi)液體提升到地面所需功率與輸入功率的比值。2014年某礦油井平均系統(tǒng)效率6.43%，低于采油廠平均系統(tǒng)效率水平。造成礦油井平均系統(tǒng)效率低的原因主要是：

1）生產(chǎn)參數(shù)不合理，油井平均泵效僅為16.29%，較周邊相同條件油田生產(chǎn)單位平均水平低5.54%；油井參數(shù)偏大區(qū)14.93%，較其他油田平均水平低8.57%。全礦油井平均泵效水平偏低。油井生產(chǎn)參數(shù)設(shè)置明顯高于油井實(shí)際生產(chǎn)能力，造成系統(tǒng)能量損耗加大。

2）地面生產(chǎn)設(shè)備不合理，油井電動(dòng)機(jī)負(fù)載率為19.5%、抽油機(jī)負(fù)載率為60.5%，均屬較低水平，生產(chǎn)設(shè)備載荷過(guò)低現(xiàn)象嚴(yán)重。生產(chǎn)設(shè)備匹配參數(shù)偏大，同樣造成了系統(tǒng)能量損耗加大。

1　提高油井系統(tǒng)效率措施

近年來(lái)，在采油工程管理和地面生產(chǎn)管理兩方面［1］采取措施，提高抽油機(jī)井生產(chǎn)系統(tǒng)效率，降低原油生產(chǎn)綜合能耗。

1.1優(yōu)化油井生產(chǎn)參數(shù)

抽油機(jī)井系統(tǒng)優(yōu)化是根據(jù)油井實(shí)際產(chǎn)量、含水、原油物性、油藏?cái)?shù)據(jù)及地面設(shè)備情況對(duì)油井下管、桿組合，生產(chǎn)參數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行全面系統(tǒng)優(yōu)化。參數(shù)調(diào)整項(xiàng)目包括沖速、沖程、泵徑、泵掛深度等。

應(yīng)用抽油機(jī)井參數(shù)設(shè)計(jì)軟件優(yōu)化出的最佳生產(chǎn)參數(shù)，在實(shí)際生產(chǎn)中，由于在用設(shè)備限制往往難以很好地實(shí)現(xiàn)，例如軟件優(yōu)化結(jié)果要求抽油機(jī)轉(zhuǎn)速為3.6 min-1，而實(shí)際在用雙轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)在高低兩種轉(zhuǎn)速下，抽油機(jī)轉(zhuǎn)速只能在3 min-1和5 min-1兩種轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。為了最大限度實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，降低油井生產(chǎn)能耗，采油礦通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)出變頻間抽技術(shù)，實(shí)現(xiàn)油井生產(chǎn)參數(shù)的最優(yōu)化。

1.2合理匹配生產(chǎn)設(shè)備

1）提高電動(dòng)機(jī)負(fù)載率。在抽油機(jī)井生產(chǎn)中，電動(dòng)機(jī)負(fù)載率（電動(dòng)機(jī)消耗功率與額定功率的比值）越高，其自身?yè)p耗越低，當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載率達(dá)到60%以上時(shí)，電動(dòng)機(jī)自身?yè)p耗下降到10%以內(nèi)，因此提高電動(dòng)機(jī)負(fù)載率可有效提高油井系統(tǒng)效率［2］。但是由于電動(dòng)機(jī)功率輸出不平穩(wěn)，受慣性、震動(dòng)載荷作用會(huì)產(chǎn)生功率峰值，使電動(dòng)機(jī)負(fù)載率一般在25%以下。而降低沖速可大幅度降低由于慣性、震動(dòng)載荷造成的電功輸出峰值。因此在降低抽油機(jī)井沖速的同時(shí)降低電動(dòng)機(jī)額定功率是提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的有效途徑。

2）提高抽油機(jī)負(fù)載率，減少系統(tǒng)能耗。提高抽油機(jī)負(fù)載率（抽油機(jī)懸點(diǎn)最大載荷與抽油機(jī)額定最大載荷比值）可有效降低機(jī)械傳動(dòng)能量損耗，提高油井的系統(tǒng)效率。

3）改造盤(pán)根盒結(jié)構(gòu)，降低抽油機(jī)運(yùn)行載荷。盤(pán)根過(guò)緊會(huì)影響系統(tǒng)效率。礦內(nèi)B井區(qū)，油井平均泵深440.2 m，最大載荷18.1 kN，由于井下管柱載荷較低，井口盤(pán)根盒的松緊對(duì)油井載荷影響較大。如A井，在不同的盤(pán)根盒松緊度下，最大載荷相差2.3 kN。因此在保證井口密封，防止油水外泄的同時(shí)，合理調(diào)整盤(pán)根松緊度。

為降低盤(pán)根與光桿摩擦造成的能量損耗，采油礦研制了“低阻力油井盤(pán)根盒”，該盤(pán)根盒降低摩擦阻力是通過(guò)在普通盤(pán)根盒的下端增加一個(gè)“黃油腔”，“黃油腔”內(nèi)填充黃油，應(yīng)用黃油的潤(rùn)滑作用降低盤(pán)根盒與抽油桿摩擦力，降低抽油機(jī)井載荷，提高系統(tǒng)效率。通過(guò)對(duì)該裝置現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，油井最大載荷下降1.5 kN，系統(tǒng)效率提高0.45%。目前全礦已推廣應(yīng)用86口井。

調(diào)整后，油井平均系統(tǒng)效率由6%提高到8.26%，提高2.26%；消耗功率由3.19 kW下降到2.67 kW，日耗電量下降16.3%。

2　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果

通過(guò)地面至地下系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整措施，油井生產(chǎn)參數(shù)得到優(yōu)化，全礦油井平均泵效由16.3%提高到17.57%，油井實(shí)測(cè)消耗功率由2.84 kW下降到2.62 kW，計(jì)算平均系統(tǒng)效率達(dá)到7.02%，對(duì)比提高了0.39%。

2.1調(diào)整油井生產(chǎn)參數(shù)

2014年以來(lái)，采油礦對(duì)泵效偏低的87口井進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，在系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上實(shí)施參數(shù)調(diào)整68井次，通過(guò)調(diào)整有效降低了生產(chǎn)能耗，取得較好節(jié)能效果（表1）。

表1　油井優(yōu)化調(diào)參效果

油井生產(chǎn)參數(shù)趨于合理，68口井系統(tǒng)優(yōu)化預(yù)測(cè)平均泵效由12.80%提高到17.40%，實(shí)際實(shí)施后平均泵效達(dá)到16.30%，較優(yōu)化調(diào)參前提高3.5%，油井平均泵效更為合理。

優(yōu)化調(diào)參井系統(tǒng)效率提高，綜合能耗下降，68口井平均單井系統(tǒng)效率由優(yōu)化前的6.0%提高到6.4%，提高0.4%；有功功率由3.14 kW下降到2.92 kW，下降 0.22 kW，經(jīng)計(jì)算每年可節(jié)電1.31×104kWh。

2.2變頻間抽技術(shù)

變頻間抽技術(shù)是通過(guò)對(duì)雙轉(zhuǎn)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)配電箱進(jìn)行改造，在配電箱內(nèi)控制兩種功率的兩部交流接觸器之間安裝時(shí)間繼電器，靠時(shí)間繼電器控制兩種功率的輸出時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)兩種轉(zhuǎn)速的周期轉(zhuǎn)換。2014年礦試驗(yàn)兩口井（表2）。兩口井通過(guò)轉(zhuǎn)速自動(dòng)轉(zhuǎn)換，平均沖速達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)要求，油井平均泵效達(dá)到較為合理水平，與正常生產(chǎn)時(shí)對(duì)比，平均有功功率下降0.45 kW，綜合能耗下降7.56%。目前該項(xiàng)技術(shù)已推廣應(yīng)用到76口安裝雙轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的油井上。

表2　變頻間抽實(shí)驗(yàn)效果

2.3應(yīng)用效果

根據(jù)“大沖程、小沖速、合理的泵徑”的參數(shù)調(diào)整原則，在滿足油井正常生產(chǎn)的條件下，近年來(lái)對(duì)低效井推廣應(yīng)用低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)26臺(tái)，對(duì)雙轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速運(yùn)行43口井，電動(dòng)機(jī)額定功率下降54.8%，電動(dòng)機(jī)負(fù)載率提高15.7%，平均泵效提高提高6.5%，平均單井系統(tǒng)效率提高0.73%（表3）。

通過(guò)對(duì)油井懸點(diǎn)載荷進(jìn)行測(cè)量，對(duì)16口抽油機(jī)型號(hào)偏大的油井更換了機(jī)型（表4）。

表3　電動(dòng)機(jī)降沖速措施效果

表4　調(diào)整抽油機(jī)型號(hào)措施效果

3　結(jié)論及認(rèn)識(shí)

提高油井系統(tǒng)效率是一個(gè)系統(tǒng)工程，其影響因素不僅在于生產(chǎn)參數(shù)、井下抽油泵及管桿組合、地面生產(chǎn)設(shè)備等因素，井筒清蠟、防垢、抽油機(jī)平衡狀況等也會(huì)影響抽油機(jī)系統(tǒng)效率，因此單一措施無(wú)法大幅度提高油井系統(tǒng)效率，需要從油井各節(jié)點(diǎn)深入找出影響因素，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置，才能最大限度實(shí)現(xiàn)油井生產(chǎn)節(jié)能降耗。

［1］楊建華，曹新彩.提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率技術(shù)及應(yīng)用［J］.石油石化節(jié)能，2012（4）：15-18.

［2］馬春玲，王艷豐，鄭慧娟.抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的管理因素分析［J］.石油石化節(jié)能，2012（2）：31-32.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.09.015

2016-08-02

（編輯莊景春）

滕慶德，2006年畢業(yè)于華東石油大學(xué)（采油工程專業(yè)），從事油田開(kāi)發(fā)管理工作，E-mail：tengqd@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市第十采油廠第二油礦，4391442。