影響機(jī)采井系統(tǒng)效率的因素及治理措施

李銘 趙志明 安羽 陳大偉

（大港油田公司第四采油廠 天津 300280）

1 引言

隨著油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期，人工舉升方式在各種舉升方式中所占的比例越來(lái)越大，而在人工舉升方式中，又以有桿泵抽油機(jī)往復(fù)抽汲方式為主，而目前這種生產(chǎn)方式的系統(tǒng)效率較低，浪費(fèi)能量較多。因此，如何最大限度的提高有桿抽油系統(tǒng)效率，實(shí)現(xiàn)用有限的產(chǎn)出，換取最大的效益，是保證油田高效生產(chǎn)的重要途徑之一。

2 影響機(jī)采井系統(tǒng)效率因素分析

抽油機(jī)井系統(tǒng)效率是指將液體舉升到地面的有效做功能量與系統(tǒng)輸入能量之比，并且根據(jù)機(jī)采系統(tǒng)的特點(diǎn)，可以將抽油機(jī)以光桿懸繩器為分界點(diǎn)分為兩部分，下面就根據(jù)地下，地面兩部分來(lái)分別論述抽油機(jī)系統(tǒng)效率的影響因素。

2.1 井下系統(tǒng)效率影響因素

井下系統(tǒng)效率的計(jì)算公式為：

式中：Q－油井液量，m3/d；

H－有效揚(yáng)程， m；

ρ－混合液密度， kg/m3；

A－示功圖面積 mm3；

sd－減程比 m/mm；

fd－力比 kN/mm；

ns－沖次 min-1

從公式中可以看出，油井液量、動(dòng)液面、試功圖面積（沖程、懸點(diǎn)載荷）、沖次是影響井下系統(tǒng)效率的主要因素，而它們本身也受著油層供液能力、液體粘度、井斜軌跡、泵掛深度、油管管徑、泵桿桿徑、桿管材質(zhì)等因素影響。因此，提高井下系統(tǒng)效率的潛力在于：一是從油井產(chǎn)量入手，通過(guò)各種油層改造技術(shù)，注水配套技術(shù)等來(lái)改善油層的供液能力，提高油井產(chǎn)量，提高油井的系統(tǒng)效率。二是通過(guò)下泵深度、抽汲參數(shù)、管柱組合的優(yōu)化，從而減小各種無(wú)功損耗，達(dá)到提高系統(tǒng)效率的目的。

2.2 地面系統(tǒng)效率的影響因素

機(jī)采井地面所損失的功耗主要由電機(jī)損失的功耗及抽油機(jī)摩阻損失的功耗兩部分組成，這其中又以電機(jī)所損失的功耗最大，且抽油機(jī)摩阻損失的功耗可以通過(guò)日常管理使其達(dá)到最好的運(yùn)行狀態(tài)，因此，地面部分的薄弱環(huán)節(jié)就是電機(jī)效率，因此電機(jī)的匹配程度直接影響地面系統(tǒng)效率的高低。

普通異步電機(jī)裝機(jī)容量大，當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，絕大多數(shù)電機(jī)都是在定速拖動(dòng)方式或輕重負(fù)荷變化拖動(dòng)方式下運(yùn)行。這種高低功率的不平衡匹配，是電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于輕載和定速運(yùn)行的低效利用狀態(tài)，電機(jī)效率較低。并且由于抽油機(jī)負(fù)荷變化較大，電機(jī)負(fù)載率低，“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象嚴(yán)重，尤其是對(duì)低產(chǎn)低效油井，更是如此。

3 提高機(jī)采井系統(tǒng)效率的對(duì)策

3.1 地面部分

針對(duì)普通電機(jī)在使用中所存在的缺點(diǎn)，在充分考慮油井油層物性、滲透率、泵掛、液面、液量等因素，在低產(chǎn)低效井中選用功率匹配較好的高效節(jié)能電機(jī)—雙聯(lián)齒輪節(jié)能減速電機(jī)。

雙聯(lián)齒輪減速電機(jī)是在輸入輸出齒輪左右對(duì)稱(chēng)安裝雙聯(lián)齒輪減速器，通過(guò)雙聯(lián)齒輪減速器來(lái)改變電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速，從而降低沖次及匹配電機(jī)的輸入功率，解決“大馬拉小車(chē)”問(wèn)題。

3.2 井下部分

從上面分析可知，提高井下舉升效率的關(guān)鍵在于：一是從油井產(chǎn)量入手，通過(guò)各種油層改造技術(shù)，注水配套技術(shù)等來(lái)改善油層的供液能力，提高油井產(chǎn)量，提高油井的系統(tǒng)效率。二是通過(guò)下泵深度、抽汲參數(shù)、管柱組合的優(yōu)化，從而減小各種無(wú)功損耗，達(dá)到提高系統(tǒng)效率的目的。

3.2.1 下泵深度及抽汲參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

優(yōu)化下泵深度。根據(jù)地質(zhì)配產(chǎn)、合理沉沒(méi)度、井網(wǎng)完善程度、油層供液情況等，合理確定下泵深度具體做法是：對(duì)于供液能力改善的油井應(yīng)泵升級(jí)并提淺泵掛；對(duì)于供液能力變差的油井應(yīng)泵降級(jí)并加深泵掛。從而最大限度的提高油井泵效，達(dá)到提高產(chǎn)量，提高泵效，提高油井井下舉升效率的作用。

抽汲參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則是在保證油井產(chǎn)液量的原則下，盡量使用“長(zhǎng)沖程、慢沖次”，以降低油井的沖程損失，減小懸點(diǎn)載荷，從而達(dá)到提高泵效，減少水利損失及摩擦損失，得到較高的系統(tǒng)效率。

3.2.2 增產(chǎn)工藝技術(shù)的應(yīng)用

通過(guò)技術(shù)手段，如油層改造技術(shù)，注水配套技術(shù)等，改善油藏的供液能力，提高油井產(chǎn)液量和產(chǎn)量，從而提高油井的有效功率，達(dá)到增油和提高機(jī)采系統(tǒng)效率的目的。

4 提高機(jī)采井系統(tǒng)效率措施的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

4.1 地面設(shè)備優(yōu)化

使用雙聯(lián)齒輪減速電機(jī)與普通電機(jī)測(cè)試對(duì)比數(shù)據(jù) 見(jiàn)下表1

表1 減速電機(jī)與普通電機(jī)生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

從上表可以看出，應(yīng)用減速電機(jī)后，輸入功率明顯降低，系統(tǒng)效率得到顯著提高。

4.2 下泵深度及抽汲參數(shù)優(yōu)化

（1）港5063井下泵深度優(yōu)化

根據(jù)該井生產(chǎn)情況和地層特征，在下泵深度上進(jìn)行了優(yōu)化，將泵深由優(yōu)化前的1700米提淺到1100米。

優(yōu)化后該井液量由32.8t提高到54.82t，日增油1.58t，泵效由45%大幅度提高到75%。系統(tǒng)效率由16.57%提高到40.86%

表2 港5063井下泵深度優(yōu)化前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

（2）板G10K井抽汲參數(shù)優(yōu)化

根據(jù)該井泵效低，供液不足的特點(diǎn)，將該井沖次由2.5次/分調(diào)整為2次/分。優(yōu)化后生產(chǎn)數(shù)據(jù)及機(jī)采系統(tǒng)效率見(jiàn)下表。

表3 板G10K井抽汲參數(shù)優(yōu)化前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

4.3 增產(chǎn)工藝技術(shù)的應(yīng)用

港365-3井調(diào)驅(qū)受益前后機(jī)采系統(tǒng)效率見(jiàn)下表

表4 港365-3井調(diào)驅(qū)受益前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

從表中可以看出，該井調(diào)驅(qū)見(jiàn)效前后油井液量大幅上升，有功功率上升，輸入功率減小，系統(tǒng)效率大幅提高，提高了22.71%。

5 結(jié)論

1、油井液量低、電機(jī)不匹配、油井泵掛深度及抽汲參數(shù)不合理是制約機(jī)采系統(tǒng)效率提高的主要因素。通過(guò)地面電機(jī)匹配，下泵深度及抽吸參數(shù)的優(yōu)及增產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，可使油井系統(tǒng)效率提高10—30%。節(jié)能效果明顯。

2、機(jī)采系統(tǒng)效率是地面效率與地下效率統(tǒng)一的整體，在實(shí)際工作中要從兩方面入手，才能取得較好的效果。

3、系統(tǒng)效率的提高，涉及到油井生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)：如油井清防蠟、設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)等，因此，提高系統(tǒng)效率，需各部門(mén)的共同努力與協(xié)作。

4、應(yīng)加大機(jī)采井系統(tǒng)效率的監(jiān)測(cè)工作，充分了解機(jī)采系統(tǒng)效率狀況，從而制定有針對(duì)性的措施。

1.楊海濱等 ，機(jī)采系統(tǒng)效率計(jì)算方法研究與認(rèn)識(shí) ，鉆采工藝，2005.03

2.李興 康成瑞 鄒俊松，低滲透油田機(jī)采系統(tǒng)效率影響因素分析 ，石油化工和節(jié)能，2008（3）