提高抽油機井系統(tǒng)效率方法探討

滕慶德?。ù髴c油田有限責(zé)任公司第十采油廠）

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提高抽油機井系統(tǒng)效率方法探討

滕慶德（大慶油田有限責(zé)任公司第十采油廠）

大慶油田某外圍采油礦，針對抽油機井平均系統(tǒng)效率低、能耗高的問題，采油礦采用優(yōu)化調(diào)整油井生產(chǎn)參數(shù)、應(yīng)用節(jié)能設(shè)備來降低生產(chǎn)能耗；創(chuàng)新技術(shù)、應(yīng)用新方法實現(xiàn)機采系統(tǒng)節(jié)能降耗。措施的實施有效提高了油井平均系統(tǒng)效率，取得客觀的節(jié)能效果。通過介紹油田生產(chǎn)中在提高油井系統(tǒng)效率方面的一些做法及措施效果，研究進一步實現(xiàn)油田生產(chǎn)節(jié)能降耗的新途徑。

抽油機井；系統(tǒng)效率；參數(shù)優(yōu)化

抽油機井系統(tǒng)效率是將井內(nèi)液體提升到地面所需功率與輸入功率的比值。2014年某礦油井平均系統(tǒng)效率6.43%，低于采油廠平均系統(tǒng)效率水平。造成礦油井平均系統(tǒng)效率低的原因主要是：

1）生產(chǎn)參數(shù)不合理，油井平均泵效僅為16.29%，較周邊相同條件油田生產(chǎn)單位平均水平低5.54%；油井參數(shù)偏大區(qū)14.93%，較其他油田平均水平低8.57%。全礦油井平均泵效水平偏低。油井生產(chǎn)參數(shù)設(shè)置明顯高于油井實際生產(chǎn)能力，造成系統(tǒng)能量損耗加大。

2）地面生產(chǎn)設(shè)備不合理，油井電動機負載率為19.5%、抽油機負載率為60.5%，均屬較低水平，生產(chǎn)設(shè)備載荷過低現(xiàn)象嚴重。生產(chǎn)設(shè)備匹配參數(shù)偏大，同樣造成了系統(tǒng)能量損耗加大。

1　提高油井系統(tǒng)效率措施

近年來，在采油工程管理和地面生產(chǎn)管理兩方面［1］采取措施，提高抽油機井生產(chǎn)系統(tǒng)效率，降低原油生產(chǎn)綜合能耗。

1.1優(yōu)化油井生產(chǎn)參數(shù)

抽油機井系統(tǒng)優(yōu)化是根據(jù)油井實際產(chǎn)量、含水、原油物性、油藏數(shù)據(jù)及地面設(shè)備情況對油井下管、桿組合，生產(chǎn)參數(shù)等數(shù)據(jù)進行全面系統(tǒng)優(yōu)化。參數(shù)調(diào)整項目包括沖速、沖程、泵徑、泵掛深度等。

應(yīng)用抽油機井參數(shù)設(shè)計軟件優(yōu)化出的最佳生產(chǎn)參數(shù)，在實際生產(chǎn)中，由于在用設(shè)備限制往往難以很好地實現(xiàn)，例如軟件優(yōu)化結(jié)果要求抽油機轉(zhuǎn)速為3.6 min-1，而實際在用雙轉(zhuǎn)速電動機在高低兩種轉(zhuǎn)速下，抽油機轉(zhuǎn)速只能在3 min-1和5 min-1兩種轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換，無法達到設(shè)計要求。為了最大限度實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計結(jié)果，降低油井生產(chǎn)能耗，采油礦通過技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)出變頻間抽技術(shù)，實現(xiàn)油井生產(chǎn)參數(shù)的最優(yōu)化。

1.2合理匹配生產(chǎn)設(shè)備

1）提高電動機負載率。在抽油機井生產(chǎn)中，電動機負載率（電動機消耗功率與額定功率的比值）越高，其自身損耗越低，當(dāng)電動機負載率達到60%以上時，電動機自身損耗下降到10%以內(nèi)，因此提高電動機負載率可有效提高油井系統(tǒng)效率［2］。但是由于電動機功率輸出不平穩(wěn)，受慣性、震動載荷作用會產(chǎn)生功率峰值，使電動機負載率一般在25%以下。而降低沖速可大幅度降低由于慣性、震動載荷造成的電功輸出峰值。因此在降低抽油機井沖速的同時降低電動機額定功率是提高抽油機井系統(tǒng)效率的有效途徑。

2）提高抽油機負載率，減少系統(tǒng)能耗。提高抽油機負載率（抽油機懸點最大載荷與抽油機額定最大載荷比值）可有效降低機械傳動能量損耗，提高油井的系統(tǒng)效率。

3）改造盤根盒結(jié)構(gòu)，降低抽油機運行載荷。盤根過緊會影響系統(tǒng)效率。礦內(nèi)B井區(qū)，油井平均泵深440.2 m，最大載荷18.1 kN，由于井下管柱載荷較低，井口盤根盒的松緊對油井載荷影響較大。如A井，在不同的盤根盒松緊度下，最大載荷相差2.3 kN。因此在保證井口密封，防止油水外泄的同時，合理調(diào)整盤根松緊度。

為降低盤根與光桿摩擦造成的能量損耗，采油礦研制了“低阻力油井盤根盒”，該盤根盒降低摩擦阻力是通過在普通盤根盒的下端增加一個“黃油腔”，“黃油腔”內(nèi)填充黃油，應(yīng)用黃油的潤滑作用降低盤根盒與抽油桿摩擦力，降低抽油機井載荷，提高系統(tǒng)效率。通過對該裝置現(xiàn)場測試，油井最大載荷下降1.5 kN，系統(tǒng)效率提高0.45%。目前全礦已推廣應(yīng)用86口井。

調(diào)整后，油井平均系統(tǒng)效率由6%提高到8.26%，提高2.26%；消耗功率由3.19 kW下降到2.67 kW，日耗電量下降16.3%。

2　現(xiàn)場應(yīng)用及效果

通過地面至地下系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整措施，油井生產(chǎn)參數(shù)得到優(yōu)化，全礦油井平均泵效由16.3%提高到17.57%，油井實測消耗功率由2.84 kW下降到2.62 kW，計算平均系統(tǒng)效率達到7.02%，對比提高了0.39%。

2.1調(diào)整油井生產(chǎn)參數(shù)

2014年以來，采油礦對泵效偏低的87口井進行系統(tǒng)優(yōu)化，在系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上實施參數(shù)調(diào)整68井次，通過調(diào)整有效降低了生產(chǎn)能耗，取得較好節(jié)能效果（表1）。

表1　油井優(yōu)化調(diào)參效果

油井生產(chǎn)參數(shù)趨于合理，68口井系統(tǒng)優(yōu)化預(yù)測平均泵效由12.80%提高到17.40%，實際實施后平均泵效達到16.30%，較優(yōu)化調(diào)參前提高3.5%，油井平均泵效更為合理。

優(yōu)化調(diào)參井系統(tǒng)效率提高，綜合能耗下降，68口井平均單井系統(tǒng)效率由優(yōu)化前的6.0%提高到6.4%，提高0.4%；有功功率由3.14 kW下降到2.92 kW，下降 0.22 kW，經(jīng)計算每年可節(jié)電1.31×104kWh。

2.2變頻間抽技術(shù)

變頻間抽技術(shù)是通過對雙轉(zhuǎn)速節(jié)能電動機配電箱進行改造，在配電箱內(nèi)控制兩種功率的兩部交流接觸器之間安裝時間繼電器，靠時間繼電器控制兩種功率的輸出時間，實現(xiàn)了電動機兩種轉(zhuǎn)速的周期轉(zhuǎn)換。2014年礦試驗兩口井（表2）。兩口井通過轉(zhuǎn)速自動轉(zhuǎn)換，平均沖速達到優(yōu)化設(shè)計要求，油井平均泵效達到較為合理水平，與正常生產(chǎn)時對比，平均有功功率下降0.45 kW，綜合能耗下降7.56%。目前該項技術(shù)已推廣應(yīng)用到76口安裝雙轉(zhuǎn)速電動機的油井上。

表2　變頻間抽實驗效果

2.3應(yīng)用效果

根據(jù)“大沖程、小沖速、合理的泵徑”的參數(shù)調(diào)整原則，在滿足油井正常生產(chǎn)的條件下，近年來對低效井推廣應(yīng)用低轉(zhuǎn)速電動機26臺，對雙轉(zhuǎn)速電動機低轉(zhuǎn)速運行43口井，電動機額定功率下降54.8%，電動機負載率提高15.7%，平均泵效提高提高6.5%，平均單井系統(tǒng)效率提高0.73%（表3）。

通過對油井懸點載荷進行測量，對16口抽油機型號偏大的油井更換了機型（表4）。

表3　電動機降沖速措施效果

表4　調(diào)整抽油機型號措施效果

3　結(jié)論及認識

提高油井系統(tǒng)效率是一個系統(tǒng)工程，其影響因素不僅在于生產(chǎn)參數(shù)、井下抽油泵及管桿組合、地面生產(chǎn)設(shè)備等因素，井筒清蠟、防垢、抽油機平衡狀況等也會影響抽油機系統(tǒng)效率，因此單一措施無法大幅度提高油井系統(tǒng)效率，需要從油井各節(jié)點深入找出影響因素，實現(xiàn)優(yōu)化配置，才能最大限度實現(xiàn)油井生產(chǎn)節(jié)能降耗。

［1］楊建華，曹新彩.提高抽油機井系統(tǒng)效率技術(shù)及應(yīng)用［J］.石油石化節(jié)能，2012（4）：15-18.

［2］馬春玲，王艷豐，鄭慧娟.抽油機井系統(tǒng)效率的管理因素分析［J］.石油石化節(jié)能，2012（2）：31-32.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.09.015

2016-08-02

（編輯莊景春）

滕慶德，2006年畢業(yè)于華東石油大學(xué)（采油工程專業(yè)），從事油田開發(fā)管理工作，E-mail：tengqd@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市第十采油廠第二油礦，4391442。