优化提升采油系统效率探讨

胡小青

【摘要】油田开采是一个庞大而复杂的系统工程，技术面广、综合性强、联系现场密切。本文主要围绕提高采油系统效率节点因素分析，明确了优化提升采油系统效率的措施。

【关键词】采油技术  优化措施  系统效率

油田开采是一个庞大而复杂的系统工程，技术面广、综合性强、联系现场密切，能够直观反映生产现场运行情况，提高技术水平是采油系统生产的重要保障。

一、提高采油系统效率节点因素分析

利用节点分析法对影响系统效率的因素进行分析，具体可分为2个大节点：设备因素和技术管理因素。

（一）设备因素对系统效率的影响及分析

电动机是抽油机井的主要动力设备，也是油田主要的耗能设备之一，机采系统耗电量最终体现在电动机上，而电动机效率主要是受电动机负载率的影响。电机负载率过小或过大时，电机功率因数下降，严重影响机采效率。变压器效率与变压器负载率、所带电机的功率因数以及变压器空载损耗有关。变压器损耗中的空载损耗，主要是因交变的磁力线通过铁芯产生磁损耗。抽油机起动时一般是全压（380v）启动，因此启动瞬间电流很大，有时可达额定电流的5-7倍，电机启动扭矩增加，导致电机负载率下降，影响系统效率。目前使用的控制柜大部分是普通节能型的，另外还有部分智能和软启动控制柜。普通节能型控制柜有启动和过流保护作用，平均功率因数相对较高，对机采效率影响相对较弱。减速箱损失主要是轴承损失和齿轮损失两种。轴承损失主要与减速箱内部润滑有关。如果潤滑效果差，不仅能耗增加，而且轴承和齿轮很快磨损，使减速箱效率降低。造成盘根盒磨损的主要原因有：油井不出油干磨，将盘根盒磨坏;抽油井井口偏或不对中;稠油井井下交变振动负荷大。

（二）技术管理因素对系统效率的影响及分析

平衡率对系统效率的影响及分析。游梁式抽油机的平衡率对机采系统效率影响较大，平衡率差的油井能耗大，系统效率低。同时平衡状况的好坏，直接影响抽油机四连杆机构、减速箱和电机的效率与寿命，对抽油杆的工作状况也影响很大。系统生产参数对系统效率的影响及分析系统生产参数过大，造成杆管偏磨，从而降低了系统效率。通过高参数井与低参数井系统效率对比看出，低参数井要高于高参数井，而根据偏磨机理研究也表明：冲次越大，造成杆管偏磨几率越大，对系统效率的影响也很大。因此，在确保排液要求的前提下，抽汲参数的确定一般要遵循“长冲程，慢冲次”的原则。沉没度对系统效率的影响及分析注水开发的油田，油层能量相对稳定，沉没度过小，影响充满程度，适应油层能量变化的能力差;沉没度过大，一方面说明油层能量还没有充分发挥，另一方面费电、费材，增大事故出现的机率。对于抽油机井，沉没度一般按300-400米考虑，以实现较高的泵效。然而，对稠油井来说，可能就需要较大的沉没度。

二、优化提升采油系统效率的措施

（一）合理选择电机大小

电动机是抽油机井的主要动力设备，机采系统的耗电量最终也体现在电动机耗电上。因此电机大小与油井负荷是否匹配严重影响着整个系统的效率。当电机负载率低于20%时，随着负载率的提高，电机运行效率上升幅度较大，当电机负载率高于20%时，随着负载率的提高，电机运行效率上升缓慢，当电机负载率高于40%时，随着负载率的提高，电机运行效率基本稳定在90%。根据抽油机电机的运行工况特点，管理区确定20%为抽油机电机经济运行负载率。为了对现场的换电机工作进行指导，通过试验、摸索，即根据光杆功率合理选择抽油机电机额定功率，对负载率低的电机进行“大调小”，可以达到提高抽油机电机负载率，实现节能的目的。

（二）优化管杆泵设计组合

一是优化关键参数。为保持抽油机井举升系统高效节能，随着开发的深人，必须针对油藏产能、生产水平、地面地下等生产参数的变化，对生产井进行随时的地面与地下参数设计优化，改变抽汲参数和机杆泵组合。管理区充分结合油井实际生产水平的变化，从而优选机杆泵和抽汲参数组合。参数优化的目标值有两个，一个是系统效率，一个是产油量而优化的目的就是找到系统效率与产油量的最佳协调点。二是建立优化模型。管理区根据关键因素构建了抽油机井优化模型。如：根据“ PEOffice优化软件”与“抽油井能耗管理优化模型及流图”，管理区对抽油机井地面地下生产参数进行分析计算，结合油井的实际生产状况，以能耗最低为出发点，对每口抽油机井冲程、冲次、泵径和泵深进行优化，对抽油杆、管、泵等井下工具进行优选，使其达到最佳组合，从而大幅度提高抽油机井的系统效率，达到节能降耗、提高经济效益的目的。

（三）应用功率法测抽油机调平衡

在采油生产的过程中，由于原油物性的变化，油层供液能力的变化及油井工作制度的改变，都会破坏抽油机原来的平衡状况。为了保证抽油机安全运行，并实现节能的目的，必须随时对平衡率不达标的抽油机井调整。因功率法调平衡与电流法调平衡相比，能消除电流法在特殊情况下的假象平衡，尤其适用于某些用电流法测试抽油机平衡但吨液百米耗电较高的油井。在现场的应用中，管理区应用了功率法测抽油机调平衡，生产指标随着平衡率的改善都有所提高，取得明显节电效果。

（四）优化配套工艺，减缓偏磨

为彻底治理因偏磨造成的多次作业井，管理区采取“四家联合诊断”方式，研讨了偏磨和泵径、泵深、冲次、含水的关系，从而用“井上、井口、井下”三位一体的防偏磨配套工艺技术，减少杆管偏磨程度。优化地面参数。管理区对每口作业井都严格审核、把关，对于躺井的油井，参照以往井史和现有地层、井筒的实际情况（地层压力、供液，井筒偏磨、腐蚀等情况），优化作业方案设计和管、杆、泵组合设计，作业井做到井井优化。实施油井偏磨专项治理。探索解决偏磨井的有效防治方法，治理偏磨是一项系统工程，要多种手段并用，加大对新工艺的使用，如旋转井口，旋转抽油杆等工艺来延缓偏磨，延长检泵周期，降低躺井率。

总之，工程技术管理工作是全方位、全系统的一项技术性大工程。通过以上措施的实施，系统效率由年初的28.1%上升到目前的29.0%，上升了0.9个百分点，吨液耗电降低了0.45个百分点。在今后的工作中，在做好以上三方面技术工作的同时，还要遵循“地面入手、立足井筒、着眼油层”原则，实际生产中不断监测，经常分析，使油井高效生产，以提高油井的管理水平。