合理優(yōu)化參數(shù)提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率

馮磊（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠第五油礦）

2011年，采油三廠五礦抽油機(jī)井的平均系統(tǒng)效率為30.06%，其中系統(tǒng)效率小于25%的井有405口，占測(cè)試井?dāng)?shù)的37.4%，能源浪費(fèi)現(xiàn)象較為嚴(yán)重。為了油田的可持續(xù)發(fā)展，降低材料消耗，節(jié)約能源，2012年五礦在保證原油產(chǎn)量的情況下，通過(guò)系統(tǒng)運(yùn)用現(xiàn)代化管理方法，加大對(duì)抽油機(jī)節(jié)能措施的應(yīng)用，取得了明顯效果。

1 系統(tǒng)效率影響因素分析

影響抽油機(jī)系統(tǒng)效率的因素較多，直接的因素有動(dòng)液面深度、產(chǎn)液量、油壓和套壓等，因此要提高單井的系統(tǒng)效率，必須要找到產(chǎn)量與沉沒(méi)度的最佳結(jié)合點(diǎn)，進(jìn)而合理匹配生產(chǎn)參數(shù)，降低能耗[1]。

1.1 設(shè)備損耗對(duì)系統(tǒng)效率的影響

深井泵裝置中電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化十分劇烈而頻繁。在抽油機(jī)的每一沖程中，電動(dòng)機(jī)的輸出功率都將出現(xiàn)瞬時(shí)功率極大值和瞬時(shí)功率極小值，其瞬時(shí)功率極大值可能超過(guò)額定功率，而極小值可能出現(xiàn)負(fù)功率，特別是在抽油機(jī)平衡不良時(shí)，損耗必然增大。由此可見，電動(dòng)機(jī)損耗對(duì)系統(tǒng)效率影響很大。

其他部分的損失包括帶傳功部分、減速箱、四連桿、盤根盒、抽油桿、抽油泵，以及管柱部分的損失。

機(jī)械設(shè)備的能耗損失是客觀存在的，對(duì)抽油機(jī)系統(tǒng)效率必然造成影響。為了減少這部分損失，可以對(duì)不平衡的井進(jìn)行調(diào)平衡，以減少電動(dòng)機(jī)部分的能耗損失。但其他部分的能耗損失，可做的工作很少。

1.2 流壓對(duì)系統(tǒng)效率的影響

有效功率主要受有效揚(yáng)程與產(chǎn)液量的影響。一般來(lái)講，無(wú)論什么機(jī)型以及抽汲參數(shù)，隨著有效揚(yáng)程的增加，系統(tǒng)效率增加，但它們并非線性關(guān)系，隨著有效揚(yáng)程的增加，系統(tǒng)效率增加的趨勢(shì)逐漸變緩，直至達(dá)到最大。這是因?yàn)?，?dāng)下泵深度一定時(shí)，隨著揚(yáng)程的增加，而抽油泵的沉沒(méi)度變小，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。因此，要提高系統(tǒng)效率，必須保持合理的沉沒(méi)度，即要有一個(gè)合理的流壓。

1.3 其他方面影響

地層能量下降造成油井供液嚴(yán)重不足，能耗增大，系統(tǒng)效率降低。

泵況方面，由于抽油泵緩慢漏失或油管輕微漏失，致使產(chǎn)油量差值小而不能夠及時(shí)檢泵，這部分井液量下降，系統(tǒng)效率降低。

另外，抽油機(jī)井電動(dòng)機(jī)功率匹配不合理的現(xiàn)象依然嚴(yán)重，主要原因是由于機(jī)采設(shè)備是按照滿足油井的長(zhǎng)期需要配置的，部分井在投產(chǎn)初期安裝的機(jī)型和裝機(jī)功率偏大，造成能耗偏高。

2 提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率

2.1 合理優(yōu)化參數(shù)

要提高油井的系統(tǒng)效率，必須找到產(chǎn)量與沉沒(méi)度的最佳結(jié)合點(diǎn)，進(jìn)而合理匹配生產(chǎn)參數(shù)[2]。根據(jù)單井生產(chǎn)情況，在保證油井最佳產(chǎn)能的前提下，確定合理的沉沒(méi)度，對(duì)部分井進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化。2012年上半年，對(duì)參數(shù)偏大區(qū)及負(fù)荷超載區(qū)的井，采取了下調(diào)參數(shù)的優(yōu)化措施，共下調(diào)沖程40口井，下調(diào)沖速104口井；對(duì)供液能力強(qiáng)的井，通過(guò)調(diào)大抽汲參數(shù)，使抽油機(jī)井的抽汲工況得到了很大改善，共上調(diào)沖速29口井，換大泵12口井。2012年上半年測(cè)試系統(tǒng)效率為30.36%，與2011年相比上升了0.2個(gè)百分點(diǎn)。下調(diào)參數(shù)措施效果對(duì)比見表1、表2。

表1 40口下調(diào)沖程井效果對(duì)比

表2 104口下調(diào)沖速井效果對(duì)比

在這部分井中，為了改善抽油機(jī)系統(tǒng)效率，根據(jù)動(dòng)態(tài)控制圖，不僅對(duì)偏大區(qū)及負(fù)荷超載區(qū)的井進(jìn)行參數(shù)下調(diào)，使之在進(jìn)入合理區(qū)的同時(shí)提高系統(tǒng)效率，并且對(duì)合理區(qū)中系統(tǒng)效率較低的井，進(jìn)一步優(yōu)化參數(shù)，達(dá)到了提高系統(tǒng)效率、節(jié)能降耗的目的，詳見表3。

表3 2口合理區(qū)井優(yōu)化參數(shù)效果對(duì)比

對(duì)供液能力強(qiáng)的井，通過(guò)調(diào)大抽汲參數(shù)，使抽油機(jī)井的抽汲工況得到了很大改善。這些井都是供液能力充足，由于參數(shù)過(guò)小導(dǎo)致沉沒(méi)度高，產(chǎn)量與沉沒(méi)度匹配不合理，通過(guò)調(diào)大參數(shù)，降低了沉沒(méi)度，從而增加了有效揚(yáng)程，使系統(tǒng)效率分別由28.65%和29.65%上升到30.96%和33.16%，并且調(diào)后有10口井由參數(shù)偏小區(qū)進(jìn)入了合理區(qū)。

2.2 變頻器的應(yīng)用

對(duì)比換輪調(diào)參數(shù)與變頻調(diào)參數(shù)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)更換皮帶輪調(diào)參需要至少3人協(xié)同工作，部分皮帶輪使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法從電動(dòng)機(jī)上卸下，還需氣焊配合割輪，容易損壞電動(dòng)機(jī)軸。外委加工皮帶輪耗時(shí)、耗費(fèi)資金且不易重復(fù)利用，利舊率不高。一般換輪調(diào)沖速需要加工3～4天，安裝1～2天，加工費(fèi)用約1000元，維修班安裝費(fèi)用100元，共需4～6天，耗資1100元才能調(diào)整參數(shù)一次。

通過(guò)變頻調(diào)參裝置調(diào)參，只需要采油工上井旋動(dòng)參數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕，在安排調(diào)參當(dāng)天即可方便快捷調(diào)參，除去變頻調(diào)參系統(tǒng)費(fèi)用，無(wú)任何附加費(fèi)用，且工作量低，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)便。因此，變頻器在優(yōu)化參數(shù)方面優(yōu)勢(shì)明顯。

采油三廠五礦共有抽油機(jī)井688口，其中變頻的292口，占全礦抽油機(jī)井的42.44%，2012年共計(jì)安裝了87口抽油機(jī)井變頻器，采用變頻控制系統(tǒng)后，可以根據(jù)負(fù)載大小調(diào)整電動(dòng)機(jī)端電壓頻率，精確匹配供給電動(dòng)機(jī)功率。當(dāng)抽油機(jī)下行時(shí)，供給的功率相應(yīng)較小，當(dāng)抽油機(jī)上行時(shí)，供給的功率相應(yīng)較大，使之盡量與所需實(shí)際功率相匹配，減少了多余的勵(lì)磁電流，進(jìn)而減少了電動(dòng)機(jī)的銅損和鐵損，避免了由于輕載引起的電動(dòng)機(jī)效率下降問(wèn)題，使電動(dòng)機(jī)始終運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而有效地節(jié)約電能。應(yīng)用后平均單井日節(jié)電62.88kWh，節(jié)電率可達(dá)到16.50%，87口井年節(jié)電規(guī)模可達(dá)到199.68× 104kWh。

3 結(jié)論和認(rèn)識(shí)

1）抽油機(jī)井系統(tǒng)效率測(cè)試工作是開展節(jié)能實(shí)驗(yàn)和新技術(shù)推廣的根本保障，因此，要加強(qiáng)抽油機(jī)井的能耗測(cè)試工作，開發(fā)完善能耗測(cè)試儀器，保證測(cè)試效果。

2）優(yōu)化抽汲參數(shù)，保持合理沉沒(méi)度，是提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率最簡(jiǎn)潔的途徑。

3）對(duì)低液面井采用下調(diào)沖程、沖速、檢換小泵等措施，對(duì)供液能力特別差的井采用間歇抽油或使用超低沖速技術(shù)，使油井恢復(fù)到合理沉沒(méi)度，提高抽油機(jī)井運(yùn)行效率。

4）合理匹配沖程、沖速，盡可能保證油井在長(zhǎng)沖程、慢沖速下運(yùn)行，減少交變載荷，力求桿柱受力最小。對(duì)在動(dòng)態(tài)控制圖中屬合理區(qū)內(nèi)但系統(tǒng)效率低的井，應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。

5）對(duì)抽油機(jī)井的平衡進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，及時(shí)調(diào)整，確保油井長(zhǎng)期在平衡狀態(tài)下運(yùn)行。

[1]范光新,李凱凱.合理沉沒(méi)度與機(jī)采系統(tǒng)效率[J].勝利油田職工大學(xué)報(bào),2008(1):45-46.

[2]郭宏亮.提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的有效途徑[J].油氣田地面工程,2008(12):38-39.