提高地面機采設備生產(chǎn)效率

唐力明 李莉 郭愛華

一、地面機采設備生產(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)已由自噴采油轉入機械采油階段目前油田廣泛采用的機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，采用的機械采油方法也各有側重，但總的來說，機采井的比例都在逐年上升，機械采油已成為當今油田開發(fā)的主要工藝，各種機采方法亦在不斷地發(fā)展和完善。

勝坨油田機械采油工藝主要應用有桿泵、電潛泵、螺桿泵、水力泵等方式。在機械采油工藝中，又以有桿泵采油方式的比例為最高。電動潛油泵采油技術由于能適應大排量、高揚程提液，在油井轉抽初期和高含水階段都有優(yōu)勢，目前，其井數(shù)已居機械采油各種方式的第二位，但其采液量卻往往占機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，螺桿泵采油技術獨具優(yōu)勢，近年來用得越來越多，已居機械采油的第三位。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用，但其規(guī)模卻相當有限。因此，重點發(fā)展、配套、應用好前三種采油方式是機械采油行業(yè)的主要任務。下面主要談談提高有桿泵采油系統(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)狀進行分析。

（一）地面驅動系統(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， 抽油機的平衡狀況對電機的工作有直接影響。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、電動機與抽油機的匹配情況

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

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

（2）節(jié)能電動機。為了解決抽油機使用電機時普遍存在的“大馬拉小車”問題，采油廠相繼使用了節(jié)能電動機。目前在用的有超高轉差率節(jié)能電機、變頻調(diào)速電機、雙功率電機等。節(jié)能電動機在使用中與普通電動機相比，機械特性較Y系列普通電機有所改善，能較好地適合抽油機井變負荷的工況，具有較好的節(jié)能效果。但在使用節(jié)能電機前，沒有根據(jù)實際情況選擇轉矩型式，而是拿來就用。因此電機的潛力沒能充分得到發(fā)揮，同時造成了功率的浪費，使電機的功率因數(shù)不高，負載率低，電機在低效率下運行，很不經(jīng)濟。如在使用時加強管理，則可望進一步提高電機的功率因數(shù)，使電機的能力得到充分發(fā)揮。

2、抽油機的使用

從理論分析和現(xiàn)場使用中可以看出，抽油機的傳動效率是比較理想的，可達80%左右。全油田在用的抽油機種類很多，各類型的抽油機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。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，其上、下沖程時間相等，但在實際工作中，由于作用在抽油機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)場中不平衡運轉的現(xiàn)象很普遍，電機的工作狀態(tài)惡劣，電機在低效率下運行，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)型游梁抽油機的平均系統(tǒng)效率只有20%左右。

2）前置式游梁抽油機。前置式游梁機與常規(guī)機相比較，有一些獨到之處。（1）平衡效果好。運行比較平衡，機械磨損小，噪音小，整機壽命長。（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)型游梁式抽油機相比較，前置式抽油機所配電動機的容量一般可比同型游梁機小一個級別。但由于前置式抽油機結構不平衡重較常規(guī)型增加，安裝維修也較常規(guī)型差，工作時前沖力較大，影響了機架的穩(wěn)定性，故它的應用受到制約。

3）異相型游梁式抽油機。異相型抽油機具有常規(guī)型和前置式抽油機的優(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)型游梁機的平緩，抽油機的使用壽命提高。據(jù)統(tǒng)計其效率可比常規(guī)型游梁機高2.5%-4%。

4）無游梁式抽油機。目前油田上常用的無游梁抽油機主要是皮帶式抽油機。由于長沖程、低沖次抽汲，加之配套工藝的實施，減少了機、桿、泵的損耗，延長了油井的免修期；節(jié)電效果顯著。皮帶機提升每千米深度每方液的能耗為5.24度，而12型游梁抽油機耗電為11.6度，是皮帶機的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、提高地面機采設備生產(chǎn)效率的方法

（一）、合理匹配抽油設備

從采油設備角度來說，推薦采用節(jié)能電機和異相型抽油機配合工作；應用優(yōu)化設計軟件，遵循供采協(xié)調(diào)原則，優(yōu)化設計工作參數(shù)。對于低滲透油藏，設置的工作參數(shù)應滿足地層供液能力，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，應采用油井抽空控制器，實行間歇抽油等。

（二）、電動機的合理匹配

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

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

2、抽油機的合理選用

（1）根據(jù)油井工況選用抽油機。在油田使用抽油機時普遍存在抽油機的額定懸點載荷遠遠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)實際情況適時進行調(diào)配，充分利用抽油機的能力，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)常進行調(diào)整平衡。

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

（三）傳動帶的選擇

現(xiàn)場應多使用窄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、抽油機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：

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