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機(jī)采井系統(tǒng)效率影響因素及提高系統(tǒng)效率方法

謝芳（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

抽油機(jī)井系統(tǒng)效率是一項系統(tǒng)工程，涉及采油系統(tǒng)的地面設(shè)備、井筒工藝、日常管理等多方面內(nèi)容。從技術(shù)管理和運(yùn)行參數(shù)兩方面，對影響抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的各項因素進(jìn)行了細(xì)致分析，并在設(shè)備、參數(shù)調(diào)整、日常管理等方面制定了調(diào)整對策，取得了較好的成效。

抽油機(jī)井；系統(tǒng)效率；影響因素

抽油機(jī)井系統(tǒng)效率是指抽油系統(tǒng)在一段時間內(nèi)用于舉升液體所消耗的有用功功率與電動機(jī)輸入功率的比值，表達(dá)了該抽油機(jī)井的總體效益和能量的綜合利用情況。

1　影響因素

抽油機(jī)井系統(tǒng)效率影響因素多，管理難度大。運(yùn)用質(zhì)量分析法，從系統(tǒng)效率指標(biāo)完成情況及理論計算，對機(jī)采井系統(tǒng)效率影響因素進(jìn)行了全面剖析，其影響因素主要有以下幾方面。

1.1技術(shù)管理

抽油機(jī)在運(yùn)行過程中，技術(shù)管理對抽油機(jī)的運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備匹配等都起到一定的制約作用，因此對系統(tǒng)效率影響很大。

1）機(jī)型。由于地下油層的各種情況是動態(tài)變化的過程，機(jī)采井實際采液也隨之變化，隨著油田開發(fā)的進(jìn)一步深入，產(chǎn)液量逐步下降，部分老井機(jī)型偏大，影響系統(tǒng)效率（表1）。壓載荷，還傳遞軸向位移、速度和加速度。抽油桿在井下剛度相當(dāng)?shù)蜁饤U柱的彎曲，使桿柱與油管柱產(chǎn)生接觸摩擦，加大懸點(diǎn)載荷，隨抽油桿直徑增加，抽油桿重量增加，其懸點(diǎn)載荷增大，系統(tǒng)能耗加大，系統(tǒng)效率下降（表2）。

表2　不同抽油桿組合對系統(tǒng)效率影響

3）功率利用率。目前，油田上普遍以游梁式抽油機(jī)為主，由于抽油機(jī)負(fù)載為周期性變化負(fù)載，同時考慮抽油機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩及峰值電流等因素，投產(chǎn)時設(shè)計電動機(jī)往往偏大，產(chǎn)生載荷過低現(xiàn)象，造成電動機(jī)運(yùn)行效率較低。

4）平衡率。當(dāng)抽油機(jī)不平衡時，上沖程中電動機(jī)承受著極大的負(fù)荷，下沖程中抽油機(jī)反而帶著電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而造成功率的浪費(fèi)，降低電動機(jī)的效率和壽命。隨著開采時間和井況的變化，抽油機(jī)井的平衡狀態(tài)也隨之變化，抽油機(jī)井系統(tǒng)的平衡度對抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率影響較大。

1.2運(yùn)行參數(shù)

1） 高沉沒度。隨著舉升高度的增加，系統(tǒng)效率也增加。當(dāng)下泵深度一定時，隨著舉升高度的增加，而抽油泵的沉沒度逐漸變小，導(dǎo)致抽油泵的排量系數(shù)下降，使抽油泵產(chǎn)量減少，進(jìn)而影響系統(tǒng)效率的提高。但舉升高度并非越高越好。為了提高系統(tǒng)效率，就必須確定一個合理的舉升高度，即確定合理的沉沒度［1］。

2） 高沖速。從表3中可以看出，高沖速井的系統(tǒng)效率略低于低沖速井的系統(tǒng)效率。高沖速井的有功消耗大，參數(shù)匹配不夠合理。因此，針對這部分井，建議重新匹配抽汲參數(shù)，采取換大泵后降參的方法，在保證產(chǎn)量的前提下降低消耗功率，提高系統(tǒng)效率。

表3　不同沖速對系統(tǒng)效率影響

2　提高機(jī)采井系統(tǒng)效率方法

1）開展抽油機(jī)井機(jī)、桿、泵整體工藝參數(shù)優(yōu)化技術(shù)。提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的首要工作是要弄清地下供液能力，搞好供采協(xié)調(diào)和管柱設(shè)計，這是抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的最大影響因素［2］。因此，在確定合理工作參數(shù)的前提下，以降機(jī)型、降低電動機(jī)輸入功率或機(jī)采成本為設(shè)計原則，根據(jù)油井動、靜態(tài)參數(shù)，應(yīng)用優(yōu)化軟件，對桿柱組合、沖程、沖速、泵徑及泵掛等工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提高機(jī)采井系統(tǒng)效率，降低能耗。

2015年，隨檢泵作業(yè)應(yīng)用抽油機(jī)整體工藝參數(shù)優(yōu)化技術(shù)200口井，實施優(yōu)化后，泵徑增大15口井，泵徑減小7口井，沖速降低67口井，沖程調(diào)大11口井，應(yīng)用小功率低速電動機(jī)13口井。對比162口井?dāng)?shù)據(jù)，平均沖速由7.6 min-1調(diào)整為4.8 min-1，平均理論排量由70.9 t/d下降到50.3 t/d，泵效由35.1%提高到55.7%，平均單井產(chǎn)液量增加2.5 t/d，平均單井產(chǎn)油量增加0.2 t/d，平均系統(tǒng)效率由21.06%提高到29.16%，提高了8.1個百分點(diǎn)；綜合節(jié)電率28.78%。

2）提高功率利用率，解決“低、超負(fù)荷”問題。針對電動機(jī)裝機(jī)功率不匹配，2015年開展了電動機(jī)功率調(diào)整實驗，避免電動機(jī)的“低、超負(fù)荷”現(xiàn)象。2015年共進(jìn)行功率調(diào)整126口井。調(diào)整后，裝機(jī)功率由19.56 kW下降到14.69 kW，功率利用率由14.8%上升到23.51%，系統(tǒng)效率由14.42%提高到15.98%，提高了1.56個百分點(diǎn)。

3）調(diào)整機(jī)采井平衡。保持合理的平衡是抽油機(jī)井節(jié)能降耗的有效手段，研究新的平衡方式，實現(xiàn)隨動平衡，使抽油機(jī)井運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的平衡狀態(tài)隨負(fù)載的變化而調(diào)整，從而達(dá)到節(jié)能的目的。2015年，利用各種方法調(diào)平衡1241井次，平均平衡率由76.7%提高到92.1%，平均系統(tǒng)效率由13.21%提高到15.62%，提高了2.41個百分點(diǎn)。

4）治理高沖速井。因為高沖速對系統(tǒng)效率有一定的影響。2015年，加大了對高沖速井治理力度，全年對286口井進(jìn)行高沖速治理，主要是對高沖速、高沉沒度井，及時換大泵；對高沖速、沉沒度穩(wěn)定的井，在保證理論排量基本不變的情況下，隨檢泵作業(yè)放大一級泵，實現(xiàn)低沖速運(yùn)行。治理后沖速由原來的8.2 min-1下降到5.1 min-1，系統(tǒng)效率由12.61%提高到14.82%，提高了2.21個百分點(diǎn)。

5）治理高沉沒度井。為了提高有桿抽油系統(tǒng)效率，需確定一個合理的舉升高度，即保持一個合理的沉沒度。在取得真實液面的基礎(chǔ)上，通過理論計算并結(jié)合現(xiàn)場實踐，對油井的控套壓制度進(jìn)行細(xì)化管理，確保沉沒度在最佳范圍（260～330 m）內(nèi)，提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率。利用舉升高度可以得到動液面，進(jìn)而計算出沉沒度。因此，采取相應(yīng)的措施，使沉沒度保持在合理值附近，可使系統(tǒng)效率達(dá)到較高水平。

統(tǒng)計2015年12月沉沒度大于或等于300 m的井共有638口，平均系統(tǒng)效率14.45%。若其它生產(chǎn)參數(shù)不變，將沉沒度大于300 m井的平均沉沒度降低100 m進(jìn)行計算，全廠系統(tǒng)效率將達(dá)到16.16%，可提高0.53個百分點(diǎn)。因此，建議針對這部分高沉沒度井，加大提液措施力度，合理匹配抽汲參數(shù)，控制合理沉沒度范圍，提高系統(tǒng)效率。

3　結(jié)論與認(rèn)識

提高系統(tǒng)效率是一項長期、基礎(chǔ)、綜合的工作，對節(jié)約能耗和提高經(jīng)濟(jì)效益有很大好處。從以上分析可以看出，提高系統(tǒng)效率的主要工作是加強(qiáng)管理（技術(shù)管理、生產(chǎn)管理）。技術(shù)管理包括機(jī)桿泵的選擇、地面抽汲參數(shù)的調(diào)整、檢泵作業(yè)、調(diào)平衡及各種節(jié)能設(shè)施的應(yīng)用；各項生產(chǎn)管理工作的好壞直接影響系統(tǒng)效率的高低。為此，要從加強(qiáng)基礎(chǔ)的管理工作做起，努力提高管理水平及系統(tǒng)效率。

［1］范鳳英.提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率技術(shù)［M］.北京：石油大學(xué)出版社，2002：32-45.

［2］趙玉波.抽油機(jī)井提高系統(tǒng)效率方法探討［J］.石油石化節(jié)能，2011（5）：45-47.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.09.017

2016-03-24

（編輯王古月）

謝芳，工程師，2007年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（石油工程專業(yè)），從事油田機(jī)采井管理等工作，E-mail：cy7xiefang@petrochina. com.cn，地址：黑龍江省大慶市大同區(qū)第七采油廠工程技術(shù)大隊機(jī)采室，163517。