浅析油田抽油机管理节能降耗

王立民

摘要：我国油田采油方式以机械采油为主，油井液量低导致的抽油机系统效率较低，机采单耗偏高，“大马拉小车”现象较严重，不仅不利于抽油机机采系统长期平稳运行，也是对成本的极大浪费，在不增加或少量增加成本投入基础上，从管理措施入手，以油井平衡率、皮带、盘根为降能耗节点，开展机采节能现场实践，以寻求合理工况下实现节能降耗。

关键词： 机械采油 管理措施 平衡率 节能降耗

一、调平衡法

目前在抽油机井管理中普遍采用的平衡标准是“电流平衡”，并认定电流平衡度在80%～120%之间时抽油机即为平衡。而真正判断抽油机平衡的标准是“功率平衡”，即抽油机运行过程中，下冲程内电机平均功率与上冲程内电机平均功率相等。抽油机功率平衡既能实现节能目的，又能保证抽油机安全运行。

1、目前使用的平衡标准

2000年石油工业出版社出版的《石油工业节能技术》及2002年石油大学出版社出版的《提高抽油机井系统效率技术》中抽油机平衡度的标准是：

抽油机功率平衡度=下冲程最大电流/上冲程大电流。

目前我国各大油田普遍采用电流平衡法，这与老油田长期管理粗放，现场应用以简单易获取为原则有关，但理论上而言，平均功率法更加精确，更加合理，尤其是老油田想要实现节能降耗挖潜，就必须要实现精细管理，实现机采系统最优运行。

2、最优功率平衡法

最优功率平衡法，即以电流平衡法为基础，机采系统综合调整实现功率平衡的方法。应使上下冲程最小，也就是均方根扭矩最小抽油机最安全不应超过电动机的额定电流值。调整的标准有三个，即上、下冲程电动机作功相等，上、下冲程中减速器曲柄轴的最大净扭矩相等，使减速器曲柄轴瞬时切线力与平均切线力的偏差平方和最小。

实际上，抽油机平衡调整的终极目的有两个，一是安全，保证抽油机安全运行，二是节能。从保证抽油机安全运行的角度看，调平衡就是要使减速器的输出扭矩最小。由于减速器的扭矩有正有负，仅用平均值不能反映实际的载荷大小，所以一般用均方根扭一个常数曲柄转矩来反映减速器的载荷情况。均方根扭矩与平均扭矩之比称为周期载荷系数，它反映了载荷扭矩的波动程度，此值越接近1说明载荷扭矩越平稳，越大说明载荷扭矩波动得越厉害。因此，只要保证曲柄扭矩的均方根值最小，就能保证电机负载扭矩均方根值及电机电流的均方根值最小，就可实现整个机采系统的安全平稳节能运行。

4、现场试验及结论

在大港油田现场实施调整23口井，首先利用油井远程数字化监控数据筛选出功率不平衡井，然后现场测试并计算出平衡块调整量及调整幅度，最终出具抽油机功率平衡调整方案后实施。实施后，实施井有效率87%，平均单井日节电29.7kW·h。

从试验结果可以看出，最优功率调平衡试验效果较好，实施后最高节电率可达23%左右，平均节电率约为10%左右，调整后抽油机及电机的年保养工作量及故障率有明显下降，杆管泵延周期待观察。建议，抽油机功率平衡调整效果分析，抽油机功率平衡度以60%～140%为最佳。

二、数字化间抽技术

1、理论基础

低能油井采用连续开采方式使压降漏斗在井筒附近变缓，压力恢复的很慢，导致井筒附近地层亏空，泵的沉没度降低，泵效不断减小，甚至出现空抽的现象.这样就会造成抽油机运转效率变低、浪费电能。

运用现代数字油田远程监控技术，优化低产液井生产制度方法，先对目标井连续监测静液面恢复，然后通过渗流方程计算得到井底压力随时间变化关系，利用计算出的压力导数确定最佳关井时间，同时计算出该时间下环空中的总液体量，使用泵的冲程、冲次、泵径及泵效等计算抽出该液体量所需要的时间，即是开井时间。当压力恢复曲线开始变缓或曲线出现明显拐点时，可以开井启抽，该时间段为关井时间。

2、现场应用效果

通过筛选，现场对4口井进行优化工作制度，选取间抽的原则是根据每口井的月累积产液量相对较高的方案来执行的。

优化后，日节约电能160kW·h，对比连续开采和间抽前后，从产液量、产油量以及沉没度等数据发现，沉没度由850m恢复到550m，平均单井综合节电率达到53.3%，单井年节电26337kWh。

现场应用效果表明，对于连续采油的低产液井，采用数字化间抽工作制度后，不但可以维持较高的原油产量，减少设备的无功磨損和电能的大量浪费同时降低单井综合节电率，达到节能降耗的目的。

三、护理措施

1、洗井清蜡

抽油机井洗井一般采用一定温度的洗井液长时间洗井的方法，通常在2-6小时不等。这种过于粗放的洗井方案不符合客观规律，影响了抽油机井的有效工作时率和产量，造成极大的电能浪费。

根据生产动态变化，采取合理的洗井方法，保持井筒液流通道畅通，很有必要。为了解决存在的热洗参数问题，采用交叉优选法进行热洗方案参数确定。首先将影响热洗质量的因素洗井压力、洗井温度以及洗井时间进行分级，第一级为压力12MP，温度85℃洗井5小时;第二级为压力10MP、温度90℃，洗井4小时;第三级为压力5MP、温度95℃，洗井3小时;然后，将实验区的抽油机井按产液含水的不同也分成三个级别，再用上面的三个级别的洗井参数分别进行交叉优选，结果得到合理洗井参数。通过对不同产液含水级别抽油机井采用不同的洗井参数的措施可以使实验区抽油机井平均洗井时间缩短1小时以上，实现年节电近四万千瓦以上。

2、电机优化

通过对在用抽油机井电动机的监测及分析，把功率利用率小于20%的电动机定为偏大电动机，功率利用率偏低的井，其实质就是“大马拉小车”现象，电动机能耗高，系统效率低;把功率利用率大于90%的电动机定为偏小电动机，功率利用率偏高，其实质是小马拉大车”，电动机高负荷运转，不利于保证电动机的长期运转。为此，在满足抽油机启动功率要求的前提下，对于功率利用率较低的电动机，在损坏时进行优化调整，降低装机功率。

2018年共实施27口井，调整前平均电动机功率27kW，优化调整后23.0kW，累计年节电1.7万kWh。

四、结论

1、从管理措施入手，以油井平衡率、皮带、盘根为降能耗节点，开展机采节能现场实践无疑是一种投入最少的节能降耗做法。

2、采取数字化优化间抽方式，能够有效缩短抽油机井生产时间，更合理、经济地开采低产液井，对老油田高效开发具有指导作用。