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提高机采系统效率，促进节能降耗

发表时间：2020/10/15 来源：《基层建设》2020年第19期作者：赵光洁郭海涛程健

[导读] 摘要：进入高含水期，油田采油系统能耗逐渐增大。

        中国石化胜利油田桩西采油厂山东东营 257327
        摘要：进入高含水期，油田采油系统能耗逐渐增大。因此，提高机采系统效率对于油田节能降耗具有重要意义。通过对影响机采系统效率的因素分析，得到了提高机采系统效率的技术措施，并通过现场应用，证明了其在提高机采系统效率，促进节能降耗方面的有效性。
        关键词：系统效率；现场应用；节能降耗
        1、基本概况
        注采102站管理着五号桩油田的12个开发单元，油藏类型多为复杂断块油藏，共有123口油井。日液水平2758吨，日油水平344吨，综合含水87.5%，目前油井共开井55口，其中自喷井2口，油井关井68口，开井率79.7%。
        理论研究和实践结果表明：油田采油系统的能耗与其系统效率有密切联系，一般来说系统效率越高，能量损耗越小[1]。机采系统效率的高低基本上反映了机采能耗的总体水平。以系统效率作为研究油田能耗水平的指标是可行的，节能降耗的重要途径之一就是提高机采系统效率。
        2、机采系统效率研究
        2.1 机采系统效率影响因素分析
        2.1.1井下系统影响因素分析
        井下部分主要受沉没度、泵效、日产液量、抽汲参数、回、套压以及各种漏失、冲程损失、摩擦损失等因素的影响[3]。
        （1）沉没度：沉没度是影响泵效的关键，沉没度过高和过低都对系统效率有很大影响。沉没度过低会导致抽油泵供液不足，上冲程时工作筒不能完全充满液体，下冲程一开始悬点载荷不能迅速减小，只有当活塞下行到液面时悬点载荷才开始减小。
        （2）泵效：抽油泵的泵效直接影响油井实际产液量，是影响井下效率的关键因素所在。
        （3）日产液量：现场统计数据显示，如果单井系统效率和油井最大日产液量相匹配，则油井的产能提高，开采价值更高。
        （4）抽汲参数：抽汲参数对有杆抽油系统效率（特别是井下能耗或井下效率）影响较大。
        2.1.2地面设备因素影响分析
        抽油机地面设备主要受在运行过程中出现的各种无功消耗、摩擦损耗、传动损耗等影响。
        （1）电动机：抽油机启动的时侯惯性载荷大，所需启动力矩大，而选用配套的电机装机功率时是根据抽油机运行时产生的峰值功率和启动力矩得出的，这就导致配置功率过大的电机，使得电机在实际运行过程中负载率低，输出功率不稳定[4]，将导致功率因数低，无功功率高，最终导致电动机效率低。
        （2）抽油机工况：抽油机机型的配套情况、抽油机保养润滑情况，抽油机“五率”等指标的合格情况。尤其当抽油机不平衡时，上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽油机反而带着电动机运转，从而造成功率的浪费，降低电动机的效率和寿命。
        （3）其它情况：毛辫子变形损失、井口偏、盘根盒材料、松紧度以及润滑情况等影响因素。
        2.2 提高机采系统效率技术措施及现场应用
        2.2.1开展地下工况分析，促进节能降耗
        工况分析是提高机采系统效率的一项重要手段，针对不合理区域以及处于合理区域与不合理区域相交位置附近的井进行分析，制定出合理的管理措施使油井的生产状况逐步转好，促使其向合理、优良区进行转换。
        （1）供液不足区
        供液不足主要原因是地层渗透率低，供液能力差，泵效低，且无注水井补充能量，抽油机生产参数偏大造成的。通过对油层采取酸化改造措施，解除油层空隙堵塞，提高油层的导流系数，使油井由供液不足区向合理区转化。
        （2）参数偏小区
        参数偏小区主要是区块渗透率较高，能量充足，但油井工作参数偏小，供排关系不合理，使生产潜力未完全发挥出来。通过上提泵挂，大泵提液，调大生产参数提高油井产能，使供排关系协调，使得油井向合理区转换。
        （3）断脱漏失区
        处于断脱漏失区的油井主要是由于泵管漏失和杆断脱造成，通过示功图、憋稳压资料和载荷、电流资料进行判断。对断脱漏失区油井实施维护、措施作业4井次，均使其进入合理区，前后对比日增液43.3吨，日增油8.2吨，4口井平均提液单耗降低13.6 KW.h/t，平均系统效率提高6.2%。
        （4）油井清蜡优化
        油井结蜡一方面影响着流体举升的过流断面，增加了流动阻力；另一方面影响着抽油设备的正常工作。对清蜡周期的优化，减少油井因结蜡造成电流的增大，从而有效减少了无功功率的损耗。2019年3月以来共对10口油井优化11井次，优化后对油井电流、载荷的跟踪，未发现油井结蜡现象，有效避免了结蜡造成的系统效率的降低。
        2.2.2更换电机
        电机是抽油机的能量来源，其运行效率的高低直接影响系统效率，是提高油井系统效率的重要因素。注采102站3口油井电机分别由于脱磁和功率因数低造成系统效率低、耗电量大，经过论证后，对其更换了新电机。
        表2-2 电机更换前后效果对比表

        从表中可以看出，三口油井更换电机后，日节电140.5 KW.h，平均系统效率提高了0.8%。
        2.2.3功率调平衡
        长期以来，在中石化采油企业，一直把“电流平衡”作为抽油机平衡标准在管理运行。在工作实践中，此标准条件下无法完全解决减速箱受力不均匀、电机效率降低、抽油机耗电量增多等问题。采油厂围绕抽油机平衡度寻找节能降耗点，创新性应用抽油机“功率平衡”管理法，创建了抽油机功率平衡标准，有效减少了不平衡造成的能源浪费。桩西采油厂经过实践证明，“功率平衡”管理模式确保抽油机电能损耗最低，既能实现节能目的，又能保证抽油机安全运行。
        2.2.4减速箱治理
        表2-3 减速箱更换前后对比表

        减速箱串轴、齿轮的部分磨损，导致减速箱在运行过程中震动较大，磨损皮带剧烈，2019年分别对59-3、59-13、59-17更换减速箱。更换减速箱后，日节电量67.5 KW.h，效果明显。
        2.4 实施效果
        通过以上措施的实施，注采102站抽油机井系统效率由原来的30.4％提高至31.5％，整体提高了1.1%；提液单耗由4.0降至3.6 KW.h/t，降低了0.4 KW.h/t，取得了节能降耗的效果。
        3、结论与下步建议
        （1）机采效率影响因素有沉没度、泵效、日产液量、抽汲参数、回、套压以及抽油机地面设备在运行过程中出现的各种无功消耗、摩擦损耗、传动损耗等。
        （2）提高机采系统效率的措施有：开展地下工况分析，更换电机，调节反电动势，动率调平衡，减速箱治理及光杆与盘根盒偏磨治理。
        （3）在日常生产过程中，加强对采油设备的保养和维护，使其保持在最佳工作状态。利用工况分析，对油井生产状态进行评价，及时做出相应的调整，使机采系统效率处于最佳状态。
        参考文献：
        [1]郭小哲，刘跃忠等.抽油机井系统效率方案优选及因素分析.钻采工艺，2008，（31）3.
        [2]石油企业标准.机械采油系统效率测试及计算方法.SY/T5793-93C.