提高抽油机井系统效率方法研究

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　　摘要：从抽油机、电机、控制柜、抽汲参数，地面管理，技术措施等方面着手，分析了抽油机井系统效率影响因素，并提出了应用综合治理调整的方法，优化参数，改善系统运行，提高抽油机井系统效率的方法。
　　关键词：抽油机井系统效率
　　中图分类号： TE933文献标识码：A 文章编号：
　　Abstract: from the pumping unit, motor, control cabinets, suction parameters, the ground management, technical measures, etc, the thesis analyzes the factors affecting the efficiency of the system well pumping unit, and puts forward the comprehensive application method of adjusting, optimization of the parameters and improve the operation of the system, improve the efficiency of the system well pumping unit.
　　Key words: well pumping unit efficiency of the system
　　
　　
　　抽油机井采油是油田主要的机械采油方式，抽油机也是油田主要耗能设备。抽油机井系统效率是抽油机在提液过程中其有效功与系统输入能量的比值，反映抽油机井采油的能耗水平。提高机采井系统效率，是降本增效的有效途径。影响抽油机井系统效率的因素较多，但主要受地面设备、抽汲参数和地面管理水平高低等影响。
　　1影响因素
　　抽油机采油就是将地面的电能传递给井下的液体，从而将井下的液体举升到井口。是一个能量不断传递和转化的过程。在能量的每一次传递时都将损失一定的能量。从地面供入系统的能量扣除系统损失的各种能量以后，剩余的能量就是系统所给液体的有效能量，将液体举升到地面的有效能量与系统输入的能量之比值称之为抽油机的系统效率。
　　1.1抽油机
　　在技术上常规型抽油机能耗高于节能抽油机，对能耗高的常规抽油机进行技术改造，是降低抽油机能耗的一个重要方法。在A井安装了WCYJW10-6-3Z型外转子电机曳引抽油机，该抽油机采用外转子稀土永磁同步电机为动力，由变频控制器调控，对电机实施运行控制和换向。在电机外转子表面两侧安装有曳引轮，曳引轮以摩擦方式直接带动安装于其上的钢丝绳。钢丝绳的一端通过动滑轮与抽油杆提引器连接，另一端通过动滑轮与平衡重连接。。启动电机后，通过钢丝绳带动抽油杆提引器和平衡重上下运动，当平衡重到达上止点或下止点时，与安放在上止点或下止点的限位传感器相接触，限位传感器便向控制系统发出信号，使控制系统迅速发出减速、停车、反向送电的指令，从而使电机减速、停车，反向转动。如此循环，抽油机便通过抽油杆提引器带动抽油杆暨抽油泵上下往复运动抽油。该机具有结构简单、重量轻、战地面积小的特点，同时由于采用了国际先进水平的外转子稀土永磁同步电机和先进的变频控制技术；采用直接平衡方式；在曳引系统中，采用动滑轮，使电机的负荷减小，节电效果显著。安装前后对比，平均单井消耗功率由11.46kw下降到5.35kw，下降了6.11kw，系统效率由18.26%提高到45.33%，提高了27.07个百分点，平均百米吨液耗电下降0.89kw.h/100mt，日节电146.64kw.h。
　　1.2电机
　　受抽油机工作性质的影响，电机负荷变化极大，油井产能的不同，油田中电机功率不同。当电动机在额定负荷或额定负荷附近运行，则电动机属于节能经济运行。但多数抽油机（尤其是常规游梁式抽油机）在工作过程中，为满足启动或最大功率点的要求，其电动机的平均输出功率与输入功率之比通常为0.3～0.4，有的甚至更低。因此在大多数时间里电动机处于轻载运行，既所谓“大马拉小车”的情况，其效率因数都很低，这就造成较大的能量损失。合理匹配电机可以很好的提高系统效率。目前现场应用的节能电机节电效果也较好。
　　对于电机匹配不合理“大马拉小车”井进行电机互换14口，平均单井消耗功率由7.06kw下降到5.7kw，下降了1.36kw，系统效率由25.21%提高到27.97%，提高了2.76个百分点，日节电32.64kw.h。更换承德双速双功率电机9台，平均消耗功率由12.58kw降至10.90kw ，下降了1.68kw；平均系统效率由37.55％升至41.73％，上升了4.18个百分点，平均百米吨液耗电由1.12kwh/100m降至0.97kwh/100m，下降了0.15kwh/100m，日节电80.74kwh。抽油机井更换可变冲次节能电机16口，平均单井消耗功率由7.25kw下降到2.39kw，下降了4.86kw，系统效率由8.23%提高到15.81%，提高了7.58个百分点，百米吨液耗电下降3.29kw.h/100mt，日节电116.76kw.h。
　　1.3控制柜
　　抽油机起动时一般是全压(380V)启动，因此起动瞬间电流很大，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，影响机采井系统效率。油井数据处理智能节能装置是根据油田负载特点，融合节能优化匹配技术，综合分析井况、抽油机、电机三者间动力系统耦合特性，研制出的具有强大智能控制功能的最新型高效智能节能电控柜，集成了智能负荷跟踪节能控制、多级动态无功补偿、自动多功能保护、远程数据传输与控制等功能。经试验测试，根据井况的不同，节能效果好，智能化程度高。可与普通的Y系列电机，以及多功率电机、多速电机等多种电机配合使用，达到更好的节能效果。安装该智能配电柜30口，安装前后对比，平均单井消耗功率由10.02kw下降到7.74kw，下降了2.28kw，系统效率由22.63%提高到29.99%，提高了7.36个百分点，平均百米吨液耗电下降1.55kw.h/100mt，日节电54.75kw.h。
　　2油层供液能力与抽油参数的影响
　　根据油层供液能力选择合理的抽汲参数，保证油井在合理举升高度，高产量下生产，系统效率较高。如果出现供大于采时，导致产液量相对偏低、举升高度相对偏小，系统效率较低，采大于供，尽管有较高的产液量，一旦出现供液不足时，产量偏低，举升高度大，能耗损失大，系统效率也会较低。
　　2.1优化管柱结构
　　针对油层供液能力，我们实施优化管柱32口，措施井系统效率提高4.65个百分点。见表1。
　　
　　
　　
　　表1优化井下管柱效果统计表
　　
　　
　　2.2优化运行参数
　　实施各类地面参数调整工作量80井次，措施井系统效率提高5.5个百分点，见表2。
　　
　　表2调整地面参效果表
　　
　　
　　3日常管理对抽油机井系统效率的影响
　　3.1加强“五率”管理工作
　　加强抽油机各连接部位的紧固，各运动部位的润滑，井口对中、抽油机水平达到要求，平衡状况好，可以最大程度地降低能耗损失，提高系统效率。尤其是平衡率状况对系统效率影响较大，右图是在水力模型试验井中测得的平衡与实耗功率的关系曲线，可见当平衡在85-100%时耗能最低。因此，在抽油机井的日常管理上，要将平衡率调整到最合理的范围，以降低能耗损失。1-9月累计调平衡545井次，对比377井次，在产量和举升高度基本不变的情况下，调平衡前后对比平均有功功率下降0.26kwh，系统效率提高1.34个百分点。
　　3.2合理调整盘根皮带松紧度
　　盘根、皮带过松会增加能耗的损失，过紧又也会增加摩擦导致耗能增加，因此合理调整盘根、皮带松紧度能够减少能耗损失，提高系统效率。1-9月累计调整盘根松紧24514井次，前后对比平均有功功率下降0.018kwh，系统效率提高0.05个百分点；累计调整皮带松紧11421井次，前后对比平均有功功率下降0.028kwh，系统效率提高0.08个百分点。
　　3.3加强泵况管理，降低无效耗能
　　泵况管理做到三及时，即及时发现，及时汇报，及时处理和出措施方案，保证异常井及时得到恢复，降低无效耗能。对于断脱井经证实处理无效后，停机待处理正常后再启机，减少不必要的能耗。
　　4结论
　　通过对抽油机井实施技术措施以及加强日常管理工作后，抽油机井系统效率由2010年的31.35%提高到目前的32.97%。
　　（1）根据井况选择合适的节能产品是提高系统效率的重要手段。及时调整抽油机的平衡，保持抽油机合适的平衡度。定期检查传动装置，传动皮带要松紧适中，随时处理减速箱漏油、定期更换减速箱内机油，以减少地面传动部分的能耗。经常调整皮带、光杆盘根盒使其松紧适度；定期调整设备，使悬绳器、光杆与井口对中，减少光杆与盘根和抽油杆与油管的磨擦耗能。
　　（2）根据井况的变化，及时优选抽汲参数，确保抽油机采油系统工作在最优抽汲参数下，注重日常管理，保养，保证抽油机泵况良好。
　　参考文献：
　　[1] 罗英俊，万仁溥.采油技术手册[M].北京：石油工业出版社，2005.
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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