優(yōu)化提升采油系統(tǒng)效率探討

胡小青

【摘要】油田開(kāi)采是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，技術(shù)面廣、綜合性強(qiáng)、聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)密切。本文主要圍繞提高采油系統(tǒng)效率節(jié)點(diǎn)因素分析，明確了優(yōu)化提升采油系統(tǒng)效率的措施。

【關(guān)鍵詞】采油技術(shù)? 優(yōu)化措施? 系統(tǒng)效率

油田開(kāi)采是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，技術(shù)面廣、綜合性強(qiáng)、聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)密切，能夠直觀反映生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，提高技術(shù)水平是采油系統(tǒng)生產(chǎn)的重要保障。

一、提高采油系統(tǒng)效率節(jié)點(diǎn)因素分析

利用節(jié)點(diǎn)分析法對(duì)影響系統(tǒng)效率的因素進(jìn)行分析，具體可分為2個(gè)大節(jié)點(diǎn)：設(shè)備因素和技術(shù)管理因素。

（一）設(shè)備因素對(duì)系統(tǒng)效率的影響及分析

電動(dòng)機(jī)是抽油機(jī)井的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，也是油田主要的耗能設(shè)備之一，機(jī)采系統(tǒng)耗電量最終體現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)上，而電動(dòng)機(jī)效率主要是受電動(dòng)機(jī)負(fù)載率的影響。電機(jī)負(fù)載率過(guò)小或過(guò)大時(shí)，電機(jī)功率因數(shù)下降，嚴(yán)重影響機(jī)采效率。變壓器效率與變壓器負(fù)載率、所帶電機(jī)的功率因數(shù)以及變壓器空載損耗有關(guān)。變壓器損耗中的空載損耗，主要是因交變的磁力線通過(guò)鐵芯產(chǎn)生磁損耗。抽油機(jī)起動(dòng)時(shí)一般是全壓（380v）啟動(dòng)，因此啟動(dòng)瞬間電流很大，有時(shí)可達(dá)額定電流的5-7倍，電機(jī)啟動(dòng)扭矩增加，導(dǎo)致電機(jī)負(fù)載率下降，影響系統(tǒng)效率。目前使用的控制柜大部分是普通節(jié)能型的，另外還有部分智能和軟啟動(dòng)控制柜。普通節(jié)能型控制柜有啟動(dòng)和過(guò)流保護(hù)作用，平均功率因數(shù)相對(duì)較高，對(duì)機(jī)采效率影響相對(duì)較弱。減速箱損失主要是軸承損失和齒輪損失兩種。軸承損失主要與減速箱內(nèi)部潤(rùn)滑有關(guān)。如果潤(rùn)滑效果差，不僅能耗增加，而且軸承和齒輪很快磨損，使減速箱效率降低。造成盤根盒磨損的主要原因有：油井不出油干磨，將盤根盒磨壞;抽油井井口偏或不對(duì)中;稠油井井下交變振動(dòng)負(fù)荷大。

（二）技術(shù)管理因素對(duì)系統(tǒng)效率的影響及分析

平衡率對(duì)系統(tǒng)效率的影響及分析。游梁式抽油機(jī)的平衡率對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率影響較大，平衡率差的油井能耗大，系統(tǒng)效率低。同時(shí)平衡狀況的好壞，直接影響抽油機(jī)四連桿機(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。系統(tǒng)生產(chǎn)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)效率的影響及分析系統(tǒng)生產(chǎn)參數(shù)過(guò)大，造成桿管偏磨，從而降低了系統(tǒng)效率。通過(guò)高參數(shù)井與低參數(shù)井系統(tǒng)效率對(duì)比看出，低參數(shù)井要高于高參數(shù)井，而根據(jù)偏磨機(jī)理研究也表明：沖次越大，造成桿管偏磨幾率越大，對(duì)系統(tǒng)效率的影響也很大。因此，在確保排液要求的前提下，抽汲參數(shù)的確定一般要遵循“長(zhǎng)沖程，慢沖次”的原則。沉沒(méi)度對(duì)系統(tǒng)效率的影響及分析注水開(kāi)發(fā)的油田，油層能量相對(duì)穩(wěn)定，沉沒(méi)度過(guò)小，影響充滿程度，適應(yīng)油層能量變化的能力差;沉沒(méi)度過(guò)大，一方面說(shuō)明油層能量還沒(méi)有充分發(fā)揮，另一方面費(fèi)電、費(fèi)材，增大事故出現(xiàn)的機(jī)率。對(duì)于抽油機(jī)井，沉沒(méi)度一般按300-400米考慮，以實(shí)現(xiàn)較高的泵效。然而，對(duì)稠油井來(lái)說(shuō)，可能就需要較大的沉沒(méi)度。

二、優(yōu)化提升采油系統(tǒng)效率的措施

（一）合理選擇電機(jī)大小

電動(dòng)機(jī)是抽油機(jī)井的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，機(jī)采系統(tǒng)的耗電量最終也體現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)耗電上。因此電機(jī)大小與油井負(fù)荷是否匹配嚴(yán)重影響著整個(gè)系統(tǒng)的效率。當(dāng)電機(jī)負(fù)載率低于20%時(shí)，隨著負(fù)載率的提高，電機(jī)運(yùn)行效率上升幅度較大，當(dāng)電機(jī)負(fù)載率高于20%時(shí)，隨著負(fù)載率的提高，電機(jī)運(yùn)行效率上升緩慢，當(dāng)電機(jī)負(fù)載率高于40%時(shí)，隨著負(fù)載率的提高，電機(jī)運(yùn)行效率基本穩(wěn)定在90%。根據(jù)抽油機(jī)電機(jī)的運(yùn)行工況特點(diǎn)，管理區(qū)確定20%為抽油機(jī)電機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)載率。為了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的換電機(jī)工作進(jìn)行指導(dǎo)，通過(guò)試驗(yàn)、摸索，即根據(jù)光桿功率合理選擇抽油機(jī)電機(jī)額定功率，對(duì)負(fù)載率低的電機(jī)進(jìn)行“大調(diào)小”，可以達(dá)到提高抽油機(jī)電機(jī)負(fù)載率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

（二）優(yōu)化管桿泵設(shè)計(jì)組合

一是優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)。為保持抽油機(jī)井舉升系統(tǒng)高效節(jié)能，隨著開(kāi)發(fā)的深人，必須針對(duì)油藏產(chǎn)能、生產(chǎn)水平、地面地下等生產(chǎn)參數(shù)的變化，對(duì)生產(chǎn)井進(jìn)行隨時(shí)的地面與地下參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化，改變抽汲參數(shù)和機(jī)桿泵組合。管理區(qū)充分結(jié)合油井實(shí)際生產(chǎn)水平的變化，從而優(yōu)選機(jī)桿泵和抽汲參數(shù)組合。參數(shù)優(yōu)化的目標(biāo)值有兩個(gè)，一個(gè)是系統(tǒng)效率，一個(gè)是產(chǎn)油量而優(yōu)化的目的就是找到系統(tǒng)效率與產(chǎn)油量的最佳協(xié)調(diào)點(diǎn)。二是建立優(yōu)化模型。管理區(qū)根據(jù)關(guān)鍵因素構(gòu)建了抽油機(jī)井優(yōu)化模型。如：根據(jù)“ PEOffice優(yōu)化軟件”與“抽油井能耗管理優(yōu)化模型及流圖”，管理區(qū)對(duì)抽油機(jī)井地面地下生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，結(jié)合油井的實(shí)際生產(chǎn)狀況，以能耗最低為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)每口抽油機(jī)井沖程、沖次、泵徑和泵深進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)抽油桿、管、泵等井下工具進(jìn)行優(yōu)選，使其達(dá)到最佳組合，從而大幅度提高抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率，達(dá)到節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

（三）應(yīng)用功率法測(cè)抽油機(jī)調(diào)平衡

在采油生產(chǎn)的過(guò)程中，由于原油物性的變化，油層供液能力的變化及油井工作制度的改變，都會(huì)破壞抽油機(jī)原來(lái)的平衡狀況。為了保證抽油機(jī)安全運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，必須隨時(shí)對(duì)平衡率不達(dá)標(biāo)的抽油機(jī)井調(diào)整。因功率法調(diào)平衡與電流法調(diào)平衡相比，能消除電流法在特殊情況下的假象平衡，尤其適用于某些用電流法測(cè)試抽油機(jī)平衡但噸液百米耗電較高的油井。在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用中，管理區(qū)應(yīng)用了功率法測(cè)抽油機(jī)調(diào)平衡，生產(chǎn)指標(biāo)隨著平衡率的改善都有所提高，取得明顯節(jié)電效果。

（四）優(yōu)化配套工藝，減緩偏磨

為徹底治理因偏磨造成的多次作業(yè)井，管理區(qū)采取“四家聯(lián)合診斷”方式，研討了偏磨和泵徑、泵深、沖次、含水的關(guān)系，從而用“井上、井口、井下”三位一體的防偏磨配套工藝技術(shù)，減少桿管偏磨程度。優(yōu)化地面參數(shù)。管理區(qū)對(duì)每口作業(yè)井都嚴(yán)格審核、把關(guān)，對(duì)于躺井的油井，參照以往井史和現(xiàn)有地層、井筒的實(shí)際情況（地層壓力、供液，井筒偏磨、腐蝕等情況），優(yōu)化作業(yè)方案設(shè)計(jì)和管、桿、泵組合設(shè)計(jì)，作業(yè)井做到井井優(yōu)化。實(shí)施油井偏磨專項(xiàng)治理。探索解決偏磨井的有效防治方法，治理偏磨是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，要多種手段并用，加大對(duì)新工藝的使用，如旋轉(zhuǎn)井口，旋轉(zhuǎn)抽油桿等工藝來(lái)延緩偏磨，延長(zhǎng)檢泵周期，降低躺井率。

總之，工程技術(shù)管理工作是全方位、全系統(tǒng)的一項(xiàng)技術(shù)性大工程。通過(guò)以上措施的實(shí)施，系統(tǒng)效率由年初的28.1%上升到目前的29.0%，上升了0.9個(gè)百分點(diǎn)，噸液耗電降低了0.45個(gè)百分點(diǎn)。在今后的工作中，在做好以上三方面技術(shù)工作的同時(shí)，還要遵循“地面入手、立足井筒、著眼油層”原則，實(shí)際生產(chǎn)中不斷監(jiān)測(cè)，經(jīng)常分析，使油井高效生產(chǎn)，以提高油井的管理水平。