提高抽油机井系统效率方法探讨

2016-10-25滕庆德大庆油田有限责任公司第十采油厂

石油石化节能 2016年9期

滕庆德　（大庆油田有限责任公司第十采油厂）

提高抽油机井系统效率方法探讨

滕庆德（大庆油田有限责任公司第十采油厂）

大庆油田某外围采油矿，针对抽油机井平均系统效率低、能耗高的问题，采油矿采用优化调整油井生产参数、应用节能设备来降低生产能耗；创新技术、应用新方法实现机采系统节能降耗。措施的实施有效提高了油井平均系统效率，取得客观的节能效果。通过介绍油田生产中在提高油井系统效率方面的一些做法及措施效果，研究进一步实现油田生产节能降耗的新途径。

抽油机井；系统效率；参数优化

抽油机井系统效率是将井内液体提升到地面所需功率与输入功率的比值。2014年某矿油井平均系统效率6.43%，低于采油厂平均系统效率水平。造成矿油井平均系统效率低的原因主要是：

1）生产参数不合理，油井平均泵效仅为16.29%，较周边相同条件油田生产单位平均水平低5.54%；油井参数偏大区14.93%，较其他油田平均水平低8.57%。全矿油井平均泵效水平偏低。油井生产参数设置明显高于油井实际生产能力，造成系统能量损耗加大。

2）地面生产设备不合理，油井电动机负载率为19.5%、抽油机负载率为60.5%，均属较低水平，生产设备载荷过低现象严重。生产设备匹配参数偏大，同样造成了系统能量损耗加大。

1　提高油井系统效率措施

近年来，在采油工程管理和地面生产管理两方面［1］采取措施，提高抽油机井生产系统效率，降低原油生产综合能耗。

1.1优化油井生产参数

抽油机井系统优化是根据油井实际产量、含水、原油物性、油藏数据及地面设备情况对油井下管、杆组合，生产参数等数据进行全面系统优化。参数调整项目包括冲速、冲程、泵径、泵挂深度等。

应用抽油机井参数设计软件优化出的最佳生产参数，在实际生产中，由于在用设备限制往往难以很好地实现，例如软件优化结果要求抽油机转速为3.6 min-1，而实际在用双转速电动机在高低两种转速下，抽油机转速只能在3 min-1和5 min-1两种转速转换，无法达到设计要求。为了最大限度实现优化设计结果，降低油井生产能耗，采油矿通过技术创新，开发出变频间抽技术，实现油井生产参数的最优化。

1.2合理匹配生产设备

1）提高电动机负载率。在抽油机井生产中，电动机负载率（电动机消耗功率与额定功率的比值）越高，其自身损耗越低，当电动机负载率达到60%以上时，电动机自身损耗下降到10%以内，因此提高电动机负载率可有效提高油井系统效率［2］。但是由于电动机功率输出不平稳，受惯性、震动载荷作用会产生功率峰值，使电动机负载率一般在25%以下。而降低冲速可大幅度降低由于惯性、震动载荷造成的电功输出峰值。因此在降低抽油机井冲速的同时降低电动机额定功率是提高抽油机井系统效率的有效途径。

2）提高抽油机负载率，减少系统能耗。提高抽油机负载率（抽油机悬点最大载荷与抽油机额定最大载荷比值）可有效降低机械传动能量损耗，提高油井的系统效率。

3）改造盘根盒结构，降低抽油机运行载荷。盘根过紧会影响系统效率。矿内B井区，油井平均泵深440.2 m，最大载荷18.1 kN，由于井下管柱载荷较低，井口盘根盒的松紧对油井载荷影响较大。如A井，在不同的盘根盒松紧度下，最大载荷相差2.3 kN。因此在保证井口密封，防止油水外泄的同时，合理调整盘根松紧度。

为降低盘根与光杆摩擦造成的能量损耗，采油矿研制了“低阻力油井盘根盒”，该盘根盒降低摩擦阻力是通过在普通盘根盒的下端增加一个“黄油腔”，“黄油腔”内填充黄油，应用黄油的润滑作用降低盘根盒与抽油杆摩擦力，降低抽油机井载荷，提高系统效率。通过对该装置现场测试，油井最大载荷下降1.5 kN，系统效率提高0.45%。目前全矿已推广应用86口井。

调整后，油井平均系统效率由6%提高到8.26%，提高2.26%；消耗功率由3.19 kW下降到2.67 kW，日耗电量下降16.3%。

2　现场应用及效果

通过地面至地下系统优化调整措施，油井生产参数得到优化，全矿油井平均泵效由16.3%提高到17.57%，油井实测消耗功率由2.84 kW下降到2.62 kW，计算平均系统效率达到7.02%，对比提高了0.39%。

2.1调整油井生产参数

2014年以来，采油矿对泵效偏低的87口井进行系统优化，在系统优化的基础上实施参数调整68井次，通过调整有效降低了生产能耗，取得较好节能效果（表1）。

表1　油井优化调参效果

油井生产参数趋于合理，68口井系统优化预测平均泵效由12.80%提高到17.40%，实际实施后平均泵效达到16.30%，较优化调参前提高3.5%，油井平均泵效更为合理。

优化调参井系统效率提高，综合能耗下降，68口井平均单井系统效率由优化前的6.0%提高到6.4%，提高0.4%；有功功率由3.14 kW下降到2.92 kW，下降 0.22 kW，经计算每年可节电1.31×104kWh。

2.2变频间抽技术

变频间抽技术是通过对双转速节能电动机配电箱进行改造，在配电箱内控制两种功率的两部交流接触器之间安装时间继电器，靠时间继电器控制两种功率的输出时间，实现了电动机两种转速的周期转换。2014年矿试验两口井（表2）。两口井通过转速自动转换，平均冲速达到优化设计要求，油井平均泵效达到较为合理水平，与正常生产时对比，平均有功功率下降0.45 kW，综合能耗下降7.56%。目前该项技术已推广应用到76口安装双转速电动机的油井上。