李丹（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

抽油機(jī)載荷利用率的合理性研究

李丹（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

為了開(kāi)展機(jī)采系統(tǒng)的能耗挖潛工作，首先需要對(duì)機(jī)采系統(tǒng)能耗影響因素進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)機(jī)采系統(tǒng)能耗影響因素的分析，得知目前抽油機(jī)載荷利用率低、機(jī)采能耗高是影響油田經(jīng)濟(jì)效益的主要原因之一。一直以來(lái)，抽油機(jī)的利用率與使用壽命是反比關(guān)系，所以抽油機(jī)的載荷利用率在什么樣的區(qū)間里能夠?qū)崿F(xiàn)二者的平衡，是這里著重研究的。在理論上，通過(guò)對(duì)抽油機(jī)各組成部位的可靠性做出計(jì)算，由此推出抽油機(jī)載荷利用率的合理范圍，并通過(guò)降低機(jī)型實(shí)際應(yīng)用，證實(shí)了在提高載荷利用率的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗和提高抽油機(jī)利用率的雙贏。

載荷利用率；可靠性；合理性

1 抽油機(jī)載荷利用率現(xiàn)狀

A區(qū)塊1238口抽油機(jī)井，統(tǒng)計(jì)正常生產(chǎn)1070口井，平均載荷利用率僅為52.2%，平均單井日耗電為154.32 kWh，單耗7.15 kWh/t。抽油機(jī)負(fù)載率不合理[1]，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)載荷過(guò)低的情況[2]，抽油機(jī)整體利用率不高，造成了能量的浪費(fèi)，直接影響油田的經(jīng)濟(jì)效益。

對(duì)A區(qū)塊各型號(hào)抽油機(jī)的負(fù)載率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，主要負(fù)載率集中在40%～70%，占總數(shù)的65.4%，而負(fù)載率在70%～100%的個(gè)數(shù)僅占總數(shù)的14.9%，可見(jiàn)，該區(qū)塊各型號(hào)抽油機(jī)的載荷利用率偏低。

2 抽油機(jī)合理載荷利用率的確定

在生產(chǎn)過(guò)程中，抽油機(jī)的可靠性與系統(tǒng)能耗是統(tǒng)一又對(duì)立的關(guān)系，既要追求抽油機(jī)的使用壽命最大化，也要兼顧機(jī)采能耗的最低化。針對(duì)A區(qū)塊目前載荷利用率偏低、機(jī)采能耗偏高的現(xiàn)狀，抽油機(jī)載荷利用率的合理性研究是非常有必要的。

2.1 游梁抽油機(jī)可靠性的確定

在研究合理性的基礎(chǔ)上，首先要對(duì)抽油機(jī)的可靠性做分部位研究，即在考慮技術(shù)水平、復(fù)雜程度、重要程度、任務(wù)情況等因素的情況下，對(duì)組成抽油機(jī)的重要部件——減速器、曲柄銷(xiāo)、連桿、游梁，計(jì)算出其經(jīng)濟(jì)壽命和疲勞壽命。

在抽油機(jī)各組成部件中，曲柄銷(xiāo)、減速器、游梁及連桿是最重要的。因此，可針對(duì)這4個(gè)關(guān)鍵部件進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算，根據(jù)計(jì)算抽油機(jī)經(jīng)濟(jì)壽命的最小年均成本法[3]，可計(jì)算出不同負(fù)載率下抽油機(jī)的經(jīng)濟(jì)壽命，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同負(fù)載率下抽油機(jī)壽命

2.2 合理載荷利用率的確定

抽油機(jī)載荷利用率低的好處是抽油機(jī)使用壽命更長(zhǎng)[4]，缺點(diǎn)是抽油機(jī)整體利用率低下，且隨著使用年限的增加，抽油機(jī)的機(jī)械性能會(huì)隨之下降，其維修費(fèi)、更換部件費(fèi)、電費(fèi)等運(yùn)行費(fèi)用將隨之增加，影響整體經(jīng)濟(jì)效益。針對(duì)載荷利用率過(guò)低存在的問(wèn)題，從以上已經(jīng)計(jì)算出的經(jīng)濟(jì)壽命和疲勞壽命兩方面來(lái)確定抽油機(jī)負(fù)載率范圍（見(jiàn)圖1）。

可以直觀的發(fā)現(xiàn)當(dāng)抽油機(jī)負(fù)載率為95%時(shí)，抽油機(jī)整機(jī)疲勞壽命為 11.5年，經(jīng)濟(jì)壽命為12年，兩者最為接近，這一點(diǎn)表示抽油機(jī)在該負(fù)載率下運(yùn)行即經(jīng)濟(jì)又可靠。但這時(shí)的抽油機(jī)使用年限少于游梁式抽油機(jī)在報(bào)廢前總的使用時(shí)間不得少于15年的規(guī)定[5]，故負(fù)載率在80%～85%時(shí)，抽油機(jī)在該負(fù)載率下運(yùn)行既滿足經(jīng)濟(jì)可靠的要求，又符合標(biāo)準(zhǔn)上的規(guī)定年限。

表2 抽油機(jī)機(jī)型調(diào)整前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

圖1 不同負(fù)載率與抽油機(jī)壽命關(guān)系

3 抽油機(jī)載荷利用率合理性研究應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，選取2口抽油機(jī)通過(guò)降機(jī)型使抽油機(jī)載荷利用率更加合理，以達(dá)到節(jié)能降耗提效益的負(fù)載率合理性試驗(yàn)。

A1井在裝機(jī)功率、生產(chǎn)參數(shù)不變的情況下?lián)Q小機(jī)型，產(chǎn)液含水均無(wú)明顯變化，載荷利用率由原來(lái)的35.96%上升到52.03%，日耗電下降23.04 kWh，單耗下降1.02 kWh/t；A2井在調(diào)小裝置功率，沖速調(diào)低的情況下?lián)Q小機(jī)型，產(chǎn)液及含水變化不大，載荷利用率依然由原來(lái)的30.3%上升到54%，日耗電下降28.56 kWh，單耗下降1.36 kWh/t（表2～表3）。由此可以看出，雖然調(diào)整機(jī)型后載荷利用率未能達(dá)到理論上的最優(yōu)區(qū)間，但在能夠滿足生產(chǎn)需要的前提下，通過(guò)此種方法使抽油機(jī)載荷利用率得以合理提高[6]，既減少了耗電，降低了經(jīng)濟(jì)成本，又能保證抽油機(jī)在規(guī)定使用年限內(nèi)的工作效率達(dá)到提升。

表3 抽油機(jī)機(jī)型調(diào)整前后能耗數(shù)據(jù)對(duì)比

4 結(jié)論

1）統(tǒng)計(jì)出該區(qū)塊抽油機(jī)負(fù)載率的分布情況，主要負(fù)載率集中在40%～70%，各型號(hào)抽油機(jī)的載荷利用率偏低。

2）根據(jù)抽油機(jī)的使用情況，確定出了合理負(fù)載率區(qū)間為80%～85%。

3）通過(guò)降低機(jī)型等方法可以讓抽油機(jī)載荷利用率向合理區(qū)間靠近，既能滿足生產(chǎn)需要又兼顧節(jié)能降耗，尋找到了抽油機(jī)在經(jīng)濟(jì)壽命與利用率中的平衡點(diǎn)。

[1]何繼峰.抽油機(jī)井高耗能原因及降耗措施應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能，2013（6）：39-40.

[2]朱益飛，王乾澤，徐慧娟.勝利油田機(jī)采系統(tǒng)現(xiàn)狀及能耗質(zhì)量控制分析[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2006，22（5）：21-24.

[3]陳德春，吳春洲，孟紅霞.不同抽油機(jī)井系統(tǒng)效率計(jì)算模型研究與節(jié)能效果[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2013，13（10）：2808-2812.

[4]張偉，范登洲.提高抽油機(jī)系統(tǒng)效率措施研究[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2004（5）：16-17.

[5]萬(wàn)仁博.采油工程手冊(cè)（上冊(cè)）[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000：217-265.

[6]卜文杰，王文秀，秦曉冬.提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的理論分析與對(duì)策措施[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2008（3）：38-41.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.03.006

2016-11-30

（編輯 張馨怡）

李丹，2002年畢業(yè)于東北石油大學(xué)（石油工程專業(yè)），從事采油、設(shè)備管理工作，E-mail：shyongping@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市第五采油廠，163000。