采油系統(tǒng)效率制約因素分析

王 穎

（遼河油田 遼興油氣開(kāi)發(fā)公司，遼寧 盤(pán)錦 124011）

1 遼河油田機(jī)采系統(tǒng)效率現(xiàn)狀

選擇幾個(gè)有代表性的單位，開(kāi)展了機(jī)采系統(tǒng)效率的普測(cè)工作。共測(cè)試3980口井，占當(dāng)年抽油機(jī)開(kāi)井?dāng)?shù)的60%。單井平均日耗電為196.5kW·h，平均單井系統(tǒng)效率19.34%。其理論最大目標(biāo)值為40.4%，相比還有20.96%的潛力，即使與國(guó)內(nèi)其它油田相比（大慶31.08%、河南30%、中原27.38%、勝利27.23%、玉門(mén)25%、大港23.6%），也存在較大差距。

2 主要制約因素分析

2.1 設(shè)備老化，系統(tǒng)阻力過(guò)大

遼河油田抽油機(jī)新度系數(shù)僅0.24，由于抽油機(jī)服役年限長(zhǎng)，機(jī)械性能變差，運(yùn)行部件不靈活或磨損，造成系統(tǒng)阻力過(guò)大，抽油機(jī)地面?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)的效率損失增大，進(jìn)而降低地面效率和整體系統(tǒng)效率。同時(shí)，由于常規(guī)游梁式抽油機(jī)本身的結(jié)構(gòu)性，決定了其平衡效果差，曲柄凈扭矩脈動(dòng)大，存在負(fù)扭矩、載荷率低、工作效率低和能耗大等缺點(diǎn)。

2.2 抽汲參數(shù)有待進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)

抽汲參數(shù)（沖次N、沖程S、泵徑D以及抽油桿尺寸）對(duì)有桿抽油效率影響較大。在油井產(chǎn)量要求一定的情況下，不同抽汲參數(shù)，抽油機(jī)的系統(tǒng)效率可相差5個(gè)百分點(diǎn)以上。

2.2.1 沖程

對(duì)于沖程，它的增減與理論排量的增減成正比關(guān)系，亦與桿柱慣性力增減成正比關(guān)系，但沖程對(duì)懸點(diǎn)載荷和交變載荷的影響相對(duì)最小，另外沖程長(zhǎng)則沖程損失變小。綜合這兩個(gè)因素，應(yīng)用長(zhǎng)沖程成為一種趨向，因此應(yīng)首先考慮使用抽油機(jī)具有的最大沖程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前在用抽油機(jī)開(kāi)井10500口，其中實(shí)際沖程低于抽油機(jī)最大沖程的抽油機(jī)井約占31.3%，造成抽油機(jī)資源的浪費(fèi)，也是抽汲參數(shù)調(diào)整潛力之一。

2.2.2 沖次

對(duì)于沖次，桿柱慣性力的增值與沖次的平方成正比，沖次對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響比沖程的影響大很多，同時(shí)當(dāng)沖次高到某一程度時(shí)對(duì)扭矩的影響也會(huì)超過(guò)沖程，所以沖次不宜過(guò)高。尤其對(duì)于稠油井，由于大多數(shù)產(chǎn)量較低，如選擇較小泵徑的抽油泵，則易造成桿柱下行滯后、凡爾球下落滯后等不利因素，因此應(yīng)相對(duì)放大泵徑、縮小沖次；同時(shí)對(duì)于供液不足井也應(yīng)適當(dāng)降低沖次。目前為了滿足生產(chǎn)需要，部分油田在抽油機(jī)所配備的最低沖次檔次基礎(chǔ)上應(yīng)用各種方法再降低沖次。隨著沖次的降低，對(duì)節(jié)能和延長(zhǎng)抽油桿柱壽命具有積極的作用。

2.2.3 泵徑

在滿足油井產(chǎn)量的情況下，較大抽油泵徑配以合理的沖程、沖次，可以使能耗最低，即系統(tǒng)效率最高。其原因是大直徑泵可以在較低抽汲速度下得到所要求的產(chǎn)液量，從而使水力損失和摩擦損失減小，因此可得到較高的系統(tǒng)效率。但是大直徑抽油泵的使用，往往要受到套管尺寸、油管尺寸以及抽油桿強(qiáng)度的限制，因此存在一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理范圍問(wèn)題。目前應(yīng)用提高系統(tǒng)效率優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件解決這個(gè)問(wèn)題。盡管井下效率的挖掘潛力較大，但由于需綜合考慮產(chǎn)量、作業(yè)成本等多種因素，需要認(rèn)真分析，對(duì)癥下藥。

2.3 抽油機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)平衡尚需優(yōu)化

抽油機(jī)的平衡度、驢頭與井口的對(duì)中情況、傳動(dòng)皮帶的張緊程度等等都會(huì)影響有桿泵抽油系統(tǒng)效率。尤其是游梁式抽油機(jī)的平衡率對(duì)抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率影響較大，平衡差的油井能耗大，系統(tǒng)效率低，同時(shí)直接影響抽油機(jī)連桿機(jī)構(gòu)、減速箱和電機(jī)的效率與壽命，對(duì)抽油桿的工作狀況也影響很大。

目前在抽油機(jī)管理中，通常用于判斷平衡與否的一個(gè)常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)是平衡率，即抽油機(jī)上行最大電流與下行最大電流之比。游梁式抽油機(jī)的平衡率對(duì)抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率影響較大，平衡差的油井能耗大，系統(tǒng)效率低，同時(shí)直接影響抽油機(jī)連桿機(jī)構(gòu)、減速箱和電機(jī)的效率與壽命，對(duì)抽油桿的工作狀況也影響很大。

2.4 平衡方法探討

因電流曲線易獲取，現(xiàn)場(chǎng)主要采用電流法調(diào)平衡。但電流平衡不能保證抽油機(jī)一定平衡，電流不平衡也不能肯定抽油機(jī)不平衡，這從理論和現(xiàn)場(chǎng)都能得到了證實(shí)。

從理論上講，由于電機(jī)與變壓器不同，抽油機(jī)空載時(shí)的電流就達(dá)額定電流30-40%，在負(fù)載開(kāi)始增加時(shí)，電流變化并不大，而是功率因數(shù)在變化，所以對(duì)于大馬拉小車的抽油機(jī)（油田抽油機(jī)上這種情況很普遍）就算是不平衡從電流上也看不出來(lái)。其次是電流分不出正負(fù)，發(fā)電與用電都產(chǎn)生電流，一些嚴(yán)重不平衡的井在發(fā)電時(shí)產(chǎn)生一個(gè)很大的電流峰，但從電流上看還相當(dāng)平衡。所以說(shuō)電流如果不平衡，抽油機(jī)肯定不平衡，電流平衡了抽油機(jī)也不一定平衡。因此，用電流法調(diào)平衡不一定合理。

3 抽油機(jī)控制系統(tǒng)在日常生產(chǎn)中存在的問(wèn)題

3.1 電氣控制參數(shù)未調(diào)整到最佳的運(yùn)行狀態(tài)，致使系統(tǒng)效率較低

雖然有些油井使用的是調(diào)速電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)多沖次之間的轉(zhuǎn)換，但在現(xiàn)場(chǎng)的使用過(guò)程中，沒(méi)有根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)實(shí)際情況，來(lái)及時(shí)調(diào)整抽油機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，直接影響了抽油機(jī)的系統(tǒng)效率。

目前使用的抽油機(jī)變頻控制柜大部分沒(méi)有自動(dòng)跟蹤油井工況的功能，主要靠人工手動(dòng)調(diào)節(jié)，由于稠油井（特別是注汽井）工況變化頻繁，調(diào)節(jié)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性都將影響系統(tǒng)效率的量值，甚至起負(fù)作用。

3.2 部分油井設(shè)備嚴(yán)重老化，運(yùn)行狀況較差，沒(méi)有使用節(jié)能產(chǎn)品或使用的節(jié)能產(chǎn)品不具備節(jié)能效果，致使抽油機(jī)的耗能較高，系統(tǒng)效率較低

部分抽油機(jī)未使用節(jié)能電機(jī)、節(jié)能配電箱，并且部分節(jié)能電機(jī)、配電箱超期服役、老化現(xiàn)象十分突出。還有部分抽油機(jī)雖然使用了節(jié)能電機(jī)與節(jié)能配電箱，但時(shí)間較長(zhǎng)，工況變化，節(jié)能效果不明顯，甚至喪失了節(jié)能效果。

3.3 低壓補(bǔ)償不足或沒(méi)有進(jìn)行低壓補(bǔ)償，抽油機(jī)功率因數(shù)普遍偏低，無(wú)功損耗較大

通過(guò)對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率現(xiàn)狀的調(diào)查及制約因素分析，開(kāi)展抽油機(jī)節(jié)能研究，一方面，可以降低采油能耗，緩解當(dāng)前能源緊張局面，促進(jìn)企業(yè)走資源消耗低、環(huán)境污染少的新型工業(yè)化道路，為企業(yè)降低生產(chǎn)成本、增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)實(shí)力，樹(shù)立企業(yè)形象，不斷提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展；另一方面，還可以減少環(huán)境污染，改善大氣環(huán)境，人居環(huán)境得到保證，人民生活安居樂(lè)業(yè)，實(shí)現(xiàn)了人與自然和諧發(fā)展。

［1］李紅才，李海東.超低滲透油田抽油機(jī)參數(shù)選擇[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2010（06）.

［2］龔大利，王金東.抽油機(jī)井地面設(shè)備組合優(yōu)化與節(jié)能技術(shù)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2010（25）.