唐力明 李莉 郭愛華

一、地面機(jī)采設(shè)備生產(chǎn)系統(tǒng)概況

隨著石油資源的不斷開發(fā)利用，勝坨油田大多數(shù)已由自噴采油轉(zhuǎn)入機(jī)械采油階段目前油田廣泛采用的機(jī)采方法主要有有桿泵、電動潛油離心泵、螺桿泵、水力泵和氣舉等。由于各油田開發(fā)歷史、開發(fā)方式和油井情況不同，采用的機(jī)械采油方法也各有側(cè)重，但總的來說，機(jī)采井的比例都在逐年上升，機(jī)械采油已成為當(dāng)今油田開發(fā)的主要工藝，各種機(jī)采方法亦在不斷地發(fā)展和完善。

勝坨油田機(jī)械采油工藝主要應(yīng)用有桿泵、電潛泵、螺桿泵、水力泵等方式。在機(jī)械采油工藝中，又以有桿泵采油方式的比例為最高。電動潛油泵采油技術(shù)由于能適應(yīng)大排量、高揚程提液，在油井轉(zhuǎn)抽初期和高含水階段都有優(yōu)勢，目前，其井?dāng)?shù)已居機(jī)械采油各種方式的第二位，但其采液量卻往往占機(jī)械采油各種方式的第一位。對于低產(chǎn)能井、有桿泵難以開采的稠油井和含砂較高的油井的開采，螺桿泵采油技術(shù)獨具優(yōu)勢，近年來用得越來越多，已居機(jī)械采油的第三位。水力活塞泵、水力噴射泵、氣舉等采油方式在一定的條件下都在應(yīng)用，但其規(guī)模卻相當(dāng)有限。因此，重點發(fā)展、配套、應(yīng)用好前三種采油方式是機(jī)械采油行業(yè)的主要任務(wù)。下面主要談?wù)勌岣哂袟U泵采油系統(tǒng)效率的做法。

二、有桿泵采油系統(tǒng)效率現(xiàn)狀

勝坨油田整個有桿泵采油系統(tǒng)來說效率偏低，一般情況下地面效率應(yīng)在80%左右，井下效率在70%以上，系統(tǒng)效率為60%左右。通過有關(guān)資料來看，有桿泵抽汲系統(tǒng)的井下平均效率為53%，而總系統(tǒng)效率僅在25.8%左右。有桿泵采油系統(tǒng)包括地面驅(qū)動系統(tǒng)和井下采油系統(tǒng)，因此，我們從以下兩個方面入手，對有桿泵采油系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

（一）地面驅(qū)動系統(tǒng)現(xiàn)狀及其分析

影響地面效率的主要因素是抽油機(jī)的懸點運動情況和平衡狀況，而工作參數(shù)的配置影響懸點的運動， 抽油機(jī)的平衡狀況對電機(jī)的工作有直接影響。此外，傳動帶、減速器等的傳動效率也影響地面系統(tǒng)效率。

1、電動機(jī)與抽油機(jī)的匹配情況

（1）Y系列普通電動機(jī)。對于油田常用的三相異步電動機(jī)在理想情況下的效率為90%左右。然而，由于油田使用的電動機(jī)工作負(fù)荷特點與按恒定負(fù)荷設(shè)計制造的通用電動機(jī)的工作特性不匹配，通常存在“大馬拉小車”現(xiàn)象。這種情況使電動機(jī)在運行時很不經(jīng)濟(jì)，影響了電動機(jī)的運行效率。油田使用的普通Y系列電動機(jī)的負(fù)載率大部分低于允許運行狀態(tài)的負(fù)荷率。

勝坨油田在電動機(jī)使用上普遍存在負(fù)載率低的現(xiàn)象?，F(xiàn)場中應(yīng)用的抽油機(jī)運行不平衡，使電動機(jī)電流變化不均勻，內(nèi)耗大大增加，使用壽命受到嚴(yán)重影響，造成能源的浪費，運行狀態(tài)不經(jīng)濟(jì)，影響整個抽汲系統(tǒng)的效率。

（2）節(jié)能電動機(jī)。為了解決抽油機(jī)使用電機(jī)時普遍存在的“大馬拉小車”問題，采油廠相繼使用了節(jié)能電動機(jī)。目前在用的有超高轉(zhuǎn)差率節(jié)能電機(jī)、變頻調(diào)速電機(jī)、雙功率電機(jī)等。節(jié)能電動機(jī)在使用中與普通電動機(jī)相比，機(jī)械特性較Y系列普通電機(jī)有所改善，能較好地適合抽油機(jī)井變負(fù)荷的工況，具有較好的節(jié)能效果。但在使用節(jié)能電機(jī)前，沒有根據(jù)實際情況選擇轉(zhuǎn)矩型式，而是拿來就用。因此電機(jī)的潛力沒能充分得到發(fā)揮，同時造成了功率的浪費，使電機(jī)的功率因數(shù)不高，負(fù)載率低，電機(jī)在低效率下運行，很不經(jīng)濟(jì)。如在使用時加強(qiáng)管理，則可望進(jìn)一步提高電機(jī)的功率因數(shù)，使電機(jī)的能力得到充分發(fā)揮。

2、抽油機(jī)的使用

從理論分析和現(xiàn)場使用中可以看出，抽油機(jī)的傳動效率是比較理想的，可達(dá)80%左右。全油田在用的抽油機(jī)種類很多，各類型的抽油機(jī)運行中的效果各有所不同，現(xiàn)分述如下。1）常規(guī)型游梁式抽油機(jī)。其工作方式為對稱循環(huán)方式，是目前油田使用最普遍的一類抽油機(jī)，其上、下沖程時間相等，但在實際工作中，由于作用在抽油機(jī)驢頭懸點上的載荷相差很大，懸點運動速度和加速度的變化使載荷極不均勻，現(xiàn)場中不平衡運轉(zhuǎn)的現(xiàn)象很普遍，電機(jī)的工作狀態(tài)惡劣，電機(jī)在低效率下運行，工作能耗偏高；減速箱、抽油泵等效率受到影響：壽命短、能耗大。據(jù)統(tǒng)計常規(guī)型游梁抽油機(jī)的平均系統(tǒng)效率只有20%左右。

2）前置式游梁抽油機(jī)。前置式游梁機(jī)與常規(guī)機(jī)相比較，有一些獨到之處。（1）平衡效果好。運行比較平衡，機(jī)械磨損小，噪音小，整機(jī)壽命長。（2）光桿最大載荷小，由于存在極位夾角，上沖程時間較長，光桿加速度較小，慣性載荷小。（3）節(jié)能效果好。與同級的常規(guī)型游梁式抽油機(jī)相比較，前置式抽油機(jī)所配電動機(jī)的容量一般可比同型游梁機(jī)小一個級別。但由于前置式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)不平衡重較常規(guī)型增加，安裝維修也較常規(guī)型差，工作時前沖力較大，影響了機(jī)架的穩(wěn)定性，故它的應(yīng)用受到制約。

3）異相型游梁式抽油機(jī)。異相型抽油機(jī)具有常規(guī)型和前置式抽油機(jī)的優(yōu)點。其在使用時平衡效果較好，上、下沖程載荷變化比常規(guī)型游梁機(jī)的平緩，抽油機(jī)的使用壽命提高。據(jù)統(tǒng)計其效率可比常規(guī)型游梁機(jī)高2.5%-4%。

4）無游梁式抽油機(jī)。目前油田上常用的無游梁抽油機(jī)主要是皮帶式抽油機(jī)。由于長沖程、低沖次抽汲，加之配套工藝的實施，減少了機(jī)、桿、泵的損耗，延長了油井的免修期；節(jié)電效果顯著。皮帶機(jī)提升每千米深度每方液的能耗為5.24度，而12型游梁抽油機(jī)耗電為11.6度，是皮帶機(jī)的2.2倍。

3、動力傳遞方式

目前，油田常用的動力傳遞方式是普通三角皮帶和窄V聯(lián)組皮帶。普通三角皮帶一般為3根—8根組合。在采油現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，由于制造工藝水平的限制，組合在一起的皮帶的松緊程度很難保持一致，因此傳動時就不可避免地造成各根皮帶受力不均勻，從而引起皮帶之間的相互錯動和打滑以及皮帶的振動。這樣使皮帶在傳遞功率時損耗了一部分能量，降低了傳動效率，與之相對比，窄V聯(lián)組帶在使用中很少發(fā)生相互錯動、打滑等現(xiàn)象。

三、提高地面機(jī)采設(shè)備生產(chǎn)效率的方法

（一）、合理匹配抽油設(shè)備

從采油設(shè)備角度來說，推薦采用節(jié)能電機(jī)和異相型抽油機(jī)配合工作；應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計軟件，遵循供采協(xié)調(diào)原則，優(yōu)化設(shè)計工作參數(shù)。對于低滲透油藏，設(shè)置的工作參數(shù)應(yīng)滿足地層供液能力，泵掛盡可能深一些；對于稠油油藏，宜采用長沖程、低沖次的工作制度；對于供液能力差的油藏，應(yīng)采用油井抽空控制器，實行間歇抽油等。

（二）、電動機(jī)的合理匹配

（1）提高電機(jī)負(fù)載率。眾所周知，三相異步電動機(jī)的負(fù)載率決定著電動機(jī)的功率因數(shù)和運行效率。為此在使用電動機(jī)時應(yīng)根據(jù)實際情況適時調(diào)配電機(jī)，提高電機(jī)的負(fù)載率，電機(jī)的運行效率提高，整個采油系統(tǒng)的效率會大幅度提高。

（2）應(yīng)用節(jié)能電動機(jī)。應(yīng)用節(jié)能電動機(jī)，提高電機(jī)運行效率。如使用超高轉(zhuǎn)差率節(jié)能電機(jī)、永磁電機(jī)、大扭矩電機(jī)可以減小懸點載荷的波動范圍，延長設(shè)備使用壽命。

2、抽油機(jī)的合理選用

（1）根據(jù)油井工況選用抽油機(jī)。在油田使用抽油機(jī)時普遍存在抽油機(jī)的額定懸點載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于使用中的最大懸點載荷的現(xiàn)象。這說明使用中存在抽油機(jī)選擇的問題。但是由于油井工況的常變，這一現(xiàn)象也不能完全避免，建議使用時根據(jù)實際情況適時進(jìn)行調(diào)配，充分利用抽油機(jī)的能力，節(jié)約投資。

（2）適時調(diào)整平衡。由于油井工作時的載荷是經(jīng)常變化的，因此要根據(jù)油井的實際工況經(jīng)常進(jìn)行調(diào)整平衡。

（3）抽油機(jī)及工作制度的合理匹配。針對各種類型的油藏，采用相應(yīng)類型的抽油機(jī)及油井的工作制度。在抽油機(jī)的選用上，應(yīng)盡量選用節(jié)能抽油機(jī)（異相型或前置式抽油機(jī)）或皮帶抽油機(jī)，這兩類抽油機(jī)能能節(jié)約電力、節(jié)約成本。

（三）傳動帶的選擇

現(xiàn)場應(yīng)多使用窄V聯(lián)組帶，以克服三角帶傳動的振動、摩擦、打滑等現(xiàn)象及造成的能量損失，提高功率利用率，減小因傳動不穩(wěn)而造成的電機(jī)、抽油機(jī)及井下泵和桿柱的振動，減少維修和作業(yè)費用。使用普通皮帶時以滿足摩擦傳遞功率的最少根數(shù)為佳。根據(jù)對相同工況下使用窄V帶和普通帶的效率對比了解到，使用窄V帶可使系統(tǒng)效率提高2%左右。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫國 勝坨油田特高含水期井網(wǎng)重組技術(shù)優(yōu)化研究 [j]油氣地質(zhì)與采收率，2005，12 （3）：48-50