抽油机井“三节点”节能管理试验

张建达（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

抽油机井“三节点”节能管理试验

张建达（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

为了提高节能效果，以油井平衡率、皮带、盘根为“三节点”，开展了机采节能现场实践。根据扭矩递减趋势确定合理的盘根维护周期为6天，合理的扭矩值为40～70 Nm；六型机合理皮带按压为8～12 kg、十型机为22～25 kg时抽油机能耗低；通过功率测试仪取代电流表指导平衡调整，消除电动机作负功的问题，降低能耗。通过消除负功调平衡、松紧定压调皮带、扭矩量化调盘根共实施800井次，累计节电53.4×104kWh，创经济效益32万元。

抽油机；盘根 ；节点

在举升高度相当的情况下，外围油田单井日产液量比老区采油厂低，导致系统效率低，机采单耗相对较高[1]。近几年某厂从技术措施和管理措施入手，采取了大量的节电措施，使机采综合单耗控制在8 kWh/t左右，目前节能电动机的应用率达90%以上，节能控制箱应用率达95%以上，为了降低抽油机井能耗，以油井平衡率、皮带、盘根为能耗治理点（图1），通过试验，以寻求合理工况下节电最大化[2]。

图1 “三节点”示意图

1 消除负功调平衡

从油田抽油机井的管理现状看，示功图反映抽油泵在一个完整冲程中的工作状况，但只录取上、下冲程最大电流，却不能把电动机在一个冲程中做功情况反映出来，无法直接把抽油机的运行状态与电动机做功对应起来分析，分析诊断并不全面，不利于节能工作[3]。针对存在负功的井，开展了消除负功的调整实验。

当上冲程作负功时，曲柄方向释放的能量大于举升杆柱、液柱需要的能量，而带动电动机做负功；当下冲程作负功时，载荷方向释放的能量大于举升曲柄、平衡块所需要的能量，带动电动机做负功。选取上冲程作负功试验井A和下冲程作负功试验井B，通过调整平衡偏置角消除负功，调整后机械能转换效率提高，负功基本消失（图2、图3），有功能耗下降（表1）。

表1 A井、B井调整前后效果对比

通过功率测试仪取代电流表指导平衡调整，消除了电动机作负功的问题，实现了抽油机井的真正平衡。针对存在负功的360口抽油机井进行了调整，年累计节电10.4×104kWh，创造经济效益6.2万元。

2 松紧定压调皮带

图2 A井调整平衡偏置角前后有功功率曲线

图3 B井调整平衡偏置角前后有功功率曲线

抽油机皮带过紧或过松，都会造成有功功率增大，能耗上升。常规皮带松紧度依据手指按压程度来判断，没有统一量化标准[4]，研制应用按压测试仪测试皮带的松紧度。使用压力表测试皮带下方压力方式来衡量皮带松紧度对能耗的影响，选取4口井试验，其中选十型常规游梁抽油机2口井，皮带型号为5380；选六型常规游梁抽油机2口井，皮带型号为5080，平衡比90%以上。对结果进行监测和对比分析[5]。

通过测试皮带上方、下方压力值和能耗值，找到压力值和有功功率的关系。测试时用力压皮带，仪器外平面与皮带平面重合时，读取压力值，抽油机运行平稳时再测能耗值，现场试验4口井，绘制压力和有功功率关系曲线（图4）。

以皮带下方压力为主，能耗最低时，六型机皮带压力为8～12 kg、十型机为22～25 kg时，抽油机能耗较低。皮带测试及调整工作推广应用90口井，调整后平均单井有功功率下降了0.2 kW，累计年节电5.2×104kWh，年创经济效益3.1万元。

图4 现场试验井压力和能耗关系曲线

3 扭矩量化调盘根

选择试验井，将盘根松紧度调至200 Nm，间断录取扭矩值，待下降趋势稳定后延长录取周期。

扭矩随时间自然递减（图5），当盘根紧至200 Nm时最初的24 h内扭矩递减速度最快，24 h后就递减至110 Nm，随后盘根扭矩随时间递减变缓，第240 h递减至40 Nm盘根出现渗漏现象。

图5 盘根松紧度的自然递减曲线

由图5可知：盘根扭矩（代表盘根松紧度）随时间延长逐渐降低，且初期降低幅度大，后期下降幅度逐渐变缓；消耗的有功功率（代表耗电）也随扭矩的降低而减少，时间在96～240 h（扭矩为40～70 Nm）时有功功率曲线斜率较小，说明此时能耗是较低的。

表2 调整盘根周期前后能耗及节电情况

对图5中曲线进行积分，传统紧盘根周期为9天时，总能耗为989.68 kWh；优化的紧盘根周期为6天，总能耗为647.64 kWh，取措施前后调整盘根周期9天和6天的最小公约数18天为电量对比周期，生产18天内节电36.44 kWh，吨液耗电降低0.20 kWh，节电率1.84%（表2）。

调整后盘根扭矩确定为70 Nm。制定相应的管理制度，推广应用盘根扭矩扳手，实现了盘根松紧度直观量化，盘根合理的扭矩值确定为40～70 Nm，正常维护周期6天。目前，已推广350口井，累计节电37.8×104kWh，年创经济效益22.7万元。

综上，消除负功调平衡、松紧定压调皮带、扭矩量化调盘根三节点工作共实施800井次，年节电量53.4×104kWh，累计创效32万元。

4 结论

1）通过功率测试仪取代电流表指导平衡调整，消除电动机作负功的问题，降低能耗。

2）六型机合理皮带按压为8～12 kg、十型机为22～25 kg时抽油机能耗低。

3）根据扭矩递减趋势确定合理的盘根维护周期为6天，合理的扭矩值为40～70 Nm。

[1]武俊宪.天平式游梁抽油机节能技术应用[J].石油和化工节能，2013（3）：16-19．

[2]马志坚.节能监测管理在油田开发中的作用[J].石油石化节能，2013，3（9）：49-50．

[3]姜杰，马强.抽油机井系统效率评价与管理标准的研究[J].承德石油高等专科学校学报，2009，11（1）：17-20．

[4]田连雨.抽油机井日常管理能耗节点标准的确定[J].石油工业技术监督，2014，30（6）：28-31.

[5]邓吉彬.抽油机井系统效率评价与管理新方法及其应用[J].石油地质与工程，2006，20（5）：100-102.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.03.002

2017-01-08

（编辑 庄景春）

张建达，工程师，2005年毕业于大庆石油学院（石油工程专业），从事油田生产管理工作，E-mail：zhjianda@petrochina. com.cn，地址：黑龙江省大庆油田有限责任公司第五采油厂第三油矿生产办，163513。