利用系统效率测试仪进行化学防蜡节能测试

2013-05-05何治武杨会丽刘新印刘宝伟刘爱华

石油石化节能 2013年6期

关键词：结蜡节电抽油机

何治武杨会丽刘新印刘宝伟刘爱华

（1.长庆油田公司油气工艺研究院；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室；3.长庆油田公司第七采油厂）

利用系统效率测试仪进行化学防蜡节能测试

何治武1,2杨会丽1,2刘新印3刘宝伟3刘爱华1,2

（1.长庆油田公司油气工艺研究院；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室；3.长庆油田公司第七采油厂）

在结蜡油井中应用固体化学防蜡剂，可有效抑制油井管、杆、泵等结蜡，延长有杆泵的检泵周期，降低抽油机能耗。抽油机系统效率测试仪，是通过抽油机的电动机运行测试电能参数和安装在抽油机悬绳器的传感器测试油井载荷的，对比结蜡井措施前后的数据，分析节能效果。测试结果表明，结蜡井应用化学固体防蜡剂可使油井载荷平均下降 9.73kN，系统效率提高6.92%，综合节电22.24%。

油井结蜡化学固体防蜡剂系统效率测试仪节能测试

油井在开采过程中，结蜡会使油管孔径缩小，增加油流阻力和原油举升阻力，不仅影响油井的正常生产，还会造成系统能耗增加。结蜡油井井下应用化学固体防蜡剂，可有效降低原油析蜡点，减少采油管柱结蜡，降低抽油机载荷，延长检泵周期[1]，达到降能耗、节电[2]的目的。

1 化学固体防蜡剂

选用长庆油田 PY-1油井化学固体防蜡剂（庆阳长庆井下油田助剂有限责任公司生产），防蜡率可达到80%以上，油井结蜡周期由 120～150d延长至 240～350d。

固体防蜡剂的防蜡机理主要是：防蜡剂分子在原油中能有效地抑制蜡晶形成，使得蜡晶变形产生异构，阻止蜡晶聚集长大，同时防蜡剂分子能改变蜡晶表面性质和管线表面性质，阻止蜡晶体的沉积，从而起到很好的防蜡效果。

2 抽油机能耗测试及计算

油井有杆泵机械能耗，以井口光杆悬绳器为界,分为地面和地下两大部分。地面耗能主要为抽油机的机械传动与电动机运行所产生的能耗；地下部分耗能主要为抽油泵和井筒原油由抽油泵到井口(包括回压 )的举升耗能[3-4]。在机采设备、抽汲参数固定状态下，能耗变化主要缘于井下生产的变化，如井下压力、悬点载荷、单井产量、管内液体流速等参数的改变。结蜡油井主要耗能变化在于井下管柱结蜡引起抽油机负载变化，结蜡促使抽油泵、抽油杆、管柱等效率下降，油井井下系统效率降低，致使油井生产能耗增加。

井下化学固体防蜡剂可有效降低油井管柱结蜡，降低悬点载荷，从而降低电动机负载电流，降低电动机功率（包括有功功率和无功功率），达到综合节电的目的。

2.1测试仪器和测试方法

测试仪器选用 PMTS3.1 抽油机系统效率测试仪（北京长森石油科技公司制造），电流、电压、功率精度 0.5%，位移测试 0～6m，精度 1%；载重测试0～15t，精度 1%。该仪器配备不同的传感器，可以测试电能参数（以每秒 50组的高速度记录电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、电力谐波）、抽油机井示功图、动液面、螺杆泵井的载荷扭矩和转速等。

测试时，电能与示功图联合测试，按三相三通道测试方法，接好电压引线，卡好电流钳。将位移载荷传感器卡在抽油机的悬绳器中，接好信号引线到仪器上。从悬绳器到抽油机开关箱的仪器之间的信号引线，拴在抽油机支架的中部以上，并留出适当余量，保证信号引线在驴头上、下行程中都不会被拉扯，并且不会挂到井口闸门或其他物件上，保证信号引线的安全。在曲线显示区，实时绘制电压、电流、有功功率、无功功率、光杆位移、驴头载荷等曲线。

2.2节电率计算

根据测试的电能参数，依据标准[5-7]，对油井应用化学固体防蜡管前后的系统效率、节电率（有功节电率、无功节电率、综合节电率）进行计算。

式中：P1为有功功率，kW；q为无功功率，kvar； P2为有效功率，kW；Q 为产液量， m3/d； H为有效扬程， m； ρ为液体密度， t/m3； g 为重力加速度，9.8m/s2； Hd为动液面深度，m； po为油管压力，MPa； pt为套管压力，MPa；W 为提升百米吨液有功耗电量，kWh/(100m· t)；Z为提升百米吨液无功耗电量，kVAh/(100m·t)； Kq为无功经济当量，kW/ (kVA)，取值按 GB12497 规定执行。

3 测试结果

白豹油田白X区块油井结蜡严重，主要在井口下 100～800m处结蜡，结蜡厚度 3～8mm，平均结蜡周期 60d。应用抽油机系统效率测试仪对15口使用化学固体防蜡剂的油井进行能耗效率前后对比，测试及计算结果见表1。

测试结果表明：

1）抽油机悬点载荷降低。在下防蜡管后 1～2个月内悬点载荷稳步降低，平均下降了 9.73kN。悬点负载下降率超过 10%的有11口油井，悬点载荷下降率在7%～9%的有 4口油井。

2）系统效率提高。系统效率平均增加了6.92%，系统效率增加超过 5%的有 12 口油井，超过 1.5%的有 3 口油井。

3）泵效提高。泵效提高超过 5%以上的有 9 口油井，超过2%的有2口油井，超过0.1%的有4口油井。

4）载荷电流明显降低。负载电流平均下降了3.732A，负载电流下降率超过 10% 的有 14 口油井，负载电流下降率小于 10%的有1口油井。

表1 应用抽油机系统效率测试仪进行油井防蜡节能分析

5）节电效果明显。平均有功节电率为22.90% ，平均无功节电率为 11.68% ，平均综合节电率为 22.24%。

4 典型井分析

4.1B102-03

2010 年 6 月 8 日 B102-03 井下化学固体防蜡管，下防蜡管后，悬点最大载荷由下防蜡管前的65.1kN， 1 个月后逐步下降到 57.1kN， 4 个月后最大载荷平均降低 15.2% 。悬点最小载荷从开始 41.5 kN 随时间变化下降到 32.3kN，最小载荷平均下降了 21.2%，泵效和系统效率都有明显提高（图1）。负载电流从 19.27A 降到 14.14A，有功功率从 3.81 kW 下降到 3.17kW （图2），无功功率从 12.96kvar降到 9.38kvar，视载功率从 13.51kVA 降到 9.90 kVA，有功节电率 16.8% ，无功节电率 27.6% ，综合节电率 19.3%。

图1 B102-03井下防蜡管前后载荷情况

图2 B102-03井下防蜡管前后电参数情况

4.2B99-2井

图3 B99-2井下防蜡管前后载荷情况

2010年 6月 B99-2井下化学固体防蜡管，上行悬点最大载荷由 65.0kN 下降到 59.2kN，载负荷减少量为 5.8kN；下行悬点最小载荷从开始 41.2kN 随时间变化下降到 34.2kN，下行载荷有所减小，下防蜡管前后最小载荷平均下降 17% （图3）。从系统效率图看，系统效率提高，油井泵效、产液量均有所提高。从有功功率和无功功率曲线分析看，最大电流从 22.26A 降到 20.04A ，有功功率从 6.42kW降到 5.78kW （图4），无功功率从 13.56kvar 降到12.89kvar，视载功率从 15kVA 降到 14.46kVA，有功节电率 10% ，无功节电率 4.9% ，综合节电率9.2%。