稠油区块抽油机井耗电量分析与对策

陈俊

【摘要】锦州采油厂采油作业四区稠油区块抽油机井约300口，动力源一般采用三相异步电动机，耗电量约占作业区全年总用电量的2/3。由于影响抽油机井耗电量的因素较多，导致同一区块条件下抽油机井耗电量差异较大，因此，通过分析抽油机在运转过程中各节点的能耗损失，针对影响抽油机耗电量的主要因素，采取积极有效的应对措施，降低抽油机运转损耗，提高电能利用率，对于节约电能和缓和供电紧张有着极其重要的经济意义。

【关键词】单井耗电 百米吨液耗电 电动机效率 生产参数

1 抽油机井耗电量现状分析

由于影响抽油机耗电量的因素较多，结合以上抽油机井耗电量现状分析和考虑到现场实际可操作性，将抽油机——有杆泵抽油系统分为地面、井下、管理三部分，包括电动机、皮带、盘根盒、流体性质、抽油机平衡度、生产参数共6个主要节点。根据测试资料显示，251口抽油机井平均日耗电量为140.99kWh/d；平均吨液耗电为8.28kWh/d；平均百米吨液耗电为0.98kWh/（102m·t）。为便于评价各节点对于抽油机井耗电量的影响程度，结合表1、2、3进行综合分析，由于油井所处区块地质条件差异较小，举升液量的不同，导致了单井耗电量的差异较大，因此，以百米吨液耗电作为评价标准。根据统计数据，选取百米吨液耗电为1kWh/（102m·t）作为标准值。

2 影响耗电量的因素分析和现场试验

2.1 电动机效率

电动机功率因数低、无功损耗大是导致单井耗电量大的主要原因。统计的251口抽油机井中，功率因数可以分小于0.6的低效区和大于0.6的高效区。可以发现，这两个部分百米吨液耗电低于1kWh/（102m·t）的井不在少数，分别为61口和71口。通过对测试资料进行分析，发现处于该区域的油井有以下2个共同特点：

（1）平均单井日产液量较高，22.44t；

（2）抽油机平衡度情况较好，平均值趋近于100%

通过上述分析得知，不同的举升液量会导致单井之间耗电量差异较大，同时，电机功率因数低会导致电机的效率降低。因此，电动机效率对于单井耗电量的影响较大，约占25%-30%针对此点问题，结合现场实际可操作性，有两种方法可使电机功率因数提高：

（1）使用抽油机节能变频器

通过对30口井更换变频器后，考虑到更换前后部分井生产参数变化等因素，平均功率因数提高了0.6052，达到0.9232，单井平均日耗电下降了24.74kWh，下降幅度达16%，效果明显。

（2）更换三相高转差率电机

实验中选取功率因数低于0.4的抽油机井2口，通过更换三相高转差率电机进行对比，2口井在更换电机后，其功率因数分别提高了0.3916和0.4123，百米吨液耗电分别下降了0.03和0.01kWh/（102m·t）。

2.2 皮带松紧度

结合现场测试，皮带在最松、适中、最紧三种状态下单井耗电量和百米吨液耗电相差较小。因此，皮带松紧度对单井耗电量的影响并不大，约占4%-7%。

2.3 盘根盒松紧度

盘根盒在最松、适中、最紧三种状态下单井耗电量和百米吨液耗电相差较小，同皮带松紧度一样，盘根盒松紧度对单井耗电量的影响并不大，约占3%-6%。

2.4 抽油机平衡度

平衡度的达标与否对单井日耗电量的影响较大，抽油机平衡度在低于80%和大于110%时单井日耗电量偏高，其中，当大于110%时，单井平均日耗电为164.64kWh，比平衡度在80%-110%时高出26.76kWh。

通过对3口平衡度高于110%和2口平衡度低于80%的井进行测试，在平均百米吨液耗电上，油井不平衡时都不达标。因此，抽油机平衡度对于单井日耗电量来说是一个非常重要的影响因素，约占15%-20%。并且，抽油机平衡度在高于110%时比低于80%时更费电，说明了抽油机在过平衡时比欠平衡时费电。

2.5 回压

结合2012年测试资料，当回压大于0.6MPa时，单井平均日耗电为159.72kWh，比回压小于0.4MPa时的单井平均日耗电高出21.24kWh，从回压与百米吨液耗电关系曲线上也证明了回压对单井日耗电及百米吨液耗电的影响相对较大，约占10%-15%。

结合上述分析，选取6口井利用地下掺油的方法来进行降回压实验，验证单井回压对抽油机井日耗电量的影响。

6口井在未掺油时与掺油后和其他几次调整掺油后回压对比有明显下降，其中，第一次调整掺油量后单井回压与单井日耗电量、百米吨液耗电平均最低，证明了由于原油粘度导致的单井回压升高会直接增大单井日耗电。

2.6 生产参数

通过对测试资料进行分析，日耗电会随着冲次的升高而增大，冲次在低于4.5次/分时，平均日耗电为118.54kWh，冲次大于等于4.5次/分时，平均日耗电为151.19kWh，高出32.65kWh。由此可见，冲次在高于4.5次时耗电量会有明显增加。251口抽油机井平均沉没度为129.83m，沉没度在100-200m所占比例最大，共122口井，占统计井数的48.6%，平均沉没度为134.32m，平均百米吨液耗电为1.19kWh/（102m·t）。因此，综合整体情况，沉没度应该在100-235m最为合适。

从统计数据可以看出，生产参数对单井日耗电的影响较大，约占20%-25%。根据分析结果，选取1口小泵径、高冲次的井，进行换泵作业，在不改变泵挂的前提下，把原先Φ44泵更换为Φ57泵，冲次由5次降为2次，实现大泵径、慢冲次。

锦45-21-270在更换Φ57泵后，日耗电有大幅度下降，对比前2次测试结果，平均下降39.22kWh，并且百米吨液耗电也有明显下降。

3 实施效果

通过对影响单井耗电量的6个主要节点进行分析，从影响程度大小来看，电动机和生产参数是影响单井耗电量的主要原因，其它依次为抽油机平衡度、回压、盘根盒松紧度、皮带松紧度。

根据以上6点影响因素，针对具体原因，主要从调整节能设备、调整抽油机平衡度、降低单井回压、动态调整生产参数四个方面来开展工作。

通过以上四个方面的工作，共实施各类节电措施234井次，累节电47.56×104kWh。结合2012年四季度全区抽油机井测试资料，与一季度相比，平均百米吨液耗电下降0.07kWh/（102m·t），完成值为0.91kWh/（102m·t）。

4 結论

（1）电动机和生产参数是影响单井耗电量的主要原因，其它依次为抽油机平衡度、回压、盘根盒松紧度、皮带松紧度：

（2）降低电动机装机功率，选用节能型电机和抽油机变频调高功率因数，能有效减少无功损耗，降低单井耗电量；

（3）抽油机井平衡度处于80%-110%之间时，能有效减少无功损耗，降低单井耗电量。并且，平衡度在过平衡时比欠平衡时更费电；

（4）油井回压高于0.5Mpa时，单井日耗电与百米吨液耗电会有明显提升；

（5）冲次高于4.5次/分时，单井耗电量会有明显增加。

参考文献

[1] 习文伟.抽油机井轻载电机接线方式改变对电耗的影响[J].节能，2008（04）

[2] 顾永强，胡洪浩.抽油机采用功率平衡标准实现节能[J].节能与环保，2009（09）

[3] 夏振华，蔡昌新，王晓爽.基于有效冲程的抽油机节能控制系统[J].电机与控制应用， 2010（08）