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低滲透油井機(jī)采系統(tǒng)能耗影響因素及節(jié)能措施探討

文檔作者：張雷文檔來源：大慶油田采油三廠一礦北十六聯(lián)合站		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年11月28日
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低滲透油井機(jī)采系統(tǒng)
能耗影響因素及節(jié)能措施探討
張雷(大慶油田采油三廠一礦北十六聯(lián)合站，黑龍江大慶1 63000)
摘要：低滲透率油井機(jī)采系統(tǒng)普遍存在能耗高、效率低的
情況，文中介紹了機(jī)采系統(tǒng)效率計算方法，找出了能耗損失的
節(jié)點，分析了造成機(jī)采系統(tǒng)效率偏低的原因，針對影響機(jī)采系
統(tǒng)效率的原因提出了相應(yīng)的節(jié)能降耗措施。
關(guān)鍵詞：低滲透率；油井；能耗；影響因素；節(jié)能措施
隨著油田持續(xù)開采，地層產(chǎn)出液中含水率不斷上升，油田
高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)壓力增大，勘探開發(fā)區(qū)域向外圍延伸，外圍區(qū)塊低滲
透、低產(chǎn)油井較多，使用機(jī)械采油系統(tǒng)存在能耗高、系統(tǒng)效率低
的情況。由于機(jī)械采油系統(tǒng)能耗占油田能耗的比重較大，分析
造成能量損失的主要原因，制定相關(guān)節(jié)能措施，提高機(jī)采系統(tǒng)
工作效率具有重要意義。
1機(jī)采系統(tǒng)效率計算方法及能耗損失分析
機(jī)采系統(tǒng)能量利用率直接反應(yīng)系統(tǒng)效率，通過分別計算機(jī)
采系統(tǒng)的有功功率和無功功率，求出分別占輸入功率的比重，
以此來計算系統(tǒng)效率。
1．1有用功計算法
通過計算有功功來計算系統(tǒng)效率的方法如下式：
T1 2堅篷．
?！瓸醴∞如
以上公式中：1為機(jī)采系統(tǒng)效率，單位為％；Q為油井日產(chǎn)液
量，單位為m3／d；H為抽油機(jī)揚程，單位為米；p為油井產(chǎn)出液密
度，單位為k∥m3；P0為電機(jī)輸入功率，單位為KW。由以上計算
公式可知，油井日產(chǎn)液量、抽油機(jī)有效揚程及實際耗電量等直
接影響機(jī)采系統(tǒng)的效率。
1．2無用功率計算法
機(jī)采系統(tǒng)的實際功率Po應(yīng)等于有用功p，與損失功率pz之
和，因此，機(jī)采系統(tǒng)效率可以通過以下公式計算：
11=P，／Po=1一P2／Po
由以上公式(2)可知，機(jī)采系統(tǒng)效率受到損失功率影響比
較明顯，為此，可以從能量損失的角度考慮機(jī)采系統(tǒng)能耗，抽油
機(jī)井能量損失分為地面損失和地下?lián)p失，地面能量損失主要發(fā)
生在電動機(jī)、皮帶、減速箱、四連桿、盤根盒等部位，地下能量損
失主要發(fā)生在桿柱、管柱和泵等部位。分析認(rèn)為，機(jī)采系統(tǒng)皮
帶傳動效率、減速箱效率、盤根盒效率及四連桿效率對機(jī)采系
統(tǒng)效率影響比較明顯，電動機(jī)、電泵、桿、管等設(shè)備影響機(jī)采系
統(tǒng)效率。
2低滲透油井機(jī)采系統(tǒng)能耗影響因素分析
2．1地面因素對機(jī)采系統(tǒng)能耗影響
地面因素對機(jī)采系統(tǒng)效率影響主要表現(xiàn)為裝機(jī)功率較大，
出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，造成能量損耗。早期投產(chǎn)的抽油機(jī)大
多使用游梁式抽油機(jī)，配備異步電機(jī)。游梁式抽油機(jī)在運行過
程中負(fù)荷具有交變負(fù)荷特性，且抽油機(jī)啟動功率較大，為滿足
啟動要求，電機(jī)裝機(jī)容量通常較大，造成電機(jī)正常運轉(zhuǎn)時負(fù)載
率較低，功率損失嚴(yán)重，電動機(jī)的效率和功率因數(shù)均降低，造成
機(jī)采系統(tǒng)能耗過大，系統(tǒng)效率低下。
2．2地下因素對機(jī)采系統(tǒng)效率影響
影響機(jī)采系統(tǒng)效率的地下因素主要有桿、管、泵等，主要表
現(xiàn)在：①光桿與盤根盒之間的摩擦，當(dāng)盤根盒密封過嚴(yán)或盤根
盒與光桿對中性較差時，光桿在上下運動過程中的摩擦阻力會
增大，造成能耗升高；②光桿的粘滯阻力。在稠油井開發(fā)過程
中，原油粘度高，抽油桿上下運行過程中，高粘度地層產(chǎn)出液與
油管間粘滯阻力非常大，造成大量能量損失；⑧油井出砂嚴(yán)重
時，抽油桿與油管問、流體與管柱間摩擦阻力均較大，造成能耗
損失；④泵效降低。普通抽油泵在出砂嚴(yán)重的井長期使用，泵
磨損嚴(yán)重，造成密封性變差、泵閥漏失增大，泵效降低明顯。
2。3采油管理工作對機(jī)采系統(tǒng)效率影響
研究表明，當(dāng)?shù)貙幽芰恳欢〞r，合理的生產(chǎn)參數(shù)設(shè)置，使抽
油機(jī)抽汲能力與油井供液狀況達(dá)到平衡，能夠使機(jī)采系統(tǒng)達(dá)到
最佳能效，發(fā)揮油井最大生產(chǎn)潛能。實際采油生產(chǎn)中，隨著開
采持續(xù)進(jìn)行，地層能量發(fā)生變化，抽油機(jī)井的平衡狀態(tài)相應(yīng)發(fā)
生變化，此時生產(chǎn)參數(shù)過小，則不能發(fā)揮油井最大生產(chǎn)潛能；生
產(chǎn)參數(shù)過大則無功損耗增大，機(jī)采系統(tǒng)效率降低，因此，抽油機(jī)
井平衡度直接影響機(jī)采系統(tǒng)效率。
3機(jī)采系統(tǒng)節(jié)能降耗措施
3．1降低裝機(jī)容量，減少無功損耗
為解決電動機(jī)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，需要在不影響機(jī)采系
統(tǒng)正常運行的情況下降低裝機(jī)容量，可采用新型電機(jī)來實現(xiàn)這
一目的：④無刷直流電機(jī)。該型電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)軟啟動，可以根
據(jù)負(fù)載自動調(diào)節(jié)輸出功率，降低了裝機(jī)容量，能夠極大的節(jié)省
電能，提高系統(tǒng)效率；②伺服電機(jī)。伺服電機(jī)能夠?qū)崟r調(diào)控電
動機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出扭矩，使抽油機(jī)啟動更加平滑，且能夠使機(jī)
采系統(tǒng)運行過程中驅(qū)動特性與機(jī)械負(fù)載達(dá)到最佳匹配，極大提
高系統(tǒng)了效率。
3．2優(yōu)化抽汲參數(shù)
優(yōu)化抽汲參數(shù)能夠降低機(jī)采系統(tǒng)能耗，提升效率。具體需
要根據(jù)油井生產(chǎn)動態(tài)來調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)：①對長期開采導(dǎo)致供液
不足的油井，可采取間抽、使用小泵、適當(dāng)調(diào)小生產(chǎn)參數(shù)等措
施，同時調(diào)整泵沉沒度，降低能耗；②對供液情況較好的井，可
適當(dāng)提高泵掛，降低舉升載荷；⑧針對供采關(guān)系平衡的油井，在
滿足生產(chǎn)需求的情況下，可適當(dāng)調(diào)整，使用慢沖次、長沖程，能
夠降低能耗，提升系統(tǒng)效率。
3．3降低抽油機(jī)井懸點載荷
可以從以下幾個方面降低懸點載荷：①降低抽油機(jī)慣性載
荷和振動載荷。通過降低沖次、減緩換向加速度，能夠降低抽
油機(jī)減速器扭矩峰值，達(dá)到節(jié)能效果；②使用輕質(zhì)抽油桿能夠
大大降低抽油機(jī)井懸點載荷。在保證生產(chǎn)安全的情況下，可使
用輕質(zhì)柔性抽油桿，能夠降低懸點載荷，達(dá)到節(jié)能效果；⑧對油
井進(jìn)行防偏磨治理，改善桿管運行狀況?？梢酝ㄟ^使用旋轉(zhuǎn)裝
置、改善抽油桿柱受力情況、使用防偏磨接箍、上提泵掛等措施
來進(jìn)行防偏磨治理。
參考文獻(xiàn)：
[1]趙華，姜濤，胡波，等．抽油機(jī)井系統(tǒng)效率測試及應(yīng)用研
究[J]．石油和化工節(jié)能，2010(01)：30—33．
2017年07月化善蓄鮮l 173

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