抽油機井高能耗原因及降耗措施應用

何繼峰（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

在整個機采系統中，抽油機井約占總井數的85%，其運行耗電量約占油田總耗電量的25%。在國內抽油機井的系統效率最好也不超過30%，也就是說大約有70%的電量在運行中被浪費掉了。盡管這種高能耗有抽油機自身結構的原因，但是在美國抽油機井的系統效率仍然可以達到46%[1-2]。也就是說，在目前抽油機仍然是油田主要機采設備的情況下，對比國外的能耗水平，抽油機井的節能降耗還有很大的空間。

1 機采系統能耗現狀及原因

統計試驗區內一年的機采系統能耗情況，累計耗電1.12×108kWh，其中抽油機井累計耗電0.99×108kWh，占機采井總耗電量的88.4%，是主要能耗設備。統計1618口機采井的數據，平均系統效率24.12%，測試單耗6.5 kWh/t，其中測試抽油機井系統效率1493口井，平均系統效率24.07%，測試單耗6.67 kWh/t。

在測試的抽油機井中,有669口井單耗在8 kWh/t以上，占實測抽油機井總數的44.88%。這部分井平均單耗13.43 kWh/t，系統效率只有14.79%（表1），相對來講節能降耗的空間較大，所以將重點分析這部分井的高能耗原因，并采取針對性的節能降耗措施。

1.1 設備因素

1.1.1 抽油機機型偏大

當機型偏大、抽油機承受載荷一定時，機械摩擦損失隨之加大，無效功率損失就增大，造成載荷利用率低，單耗高。排除參數和泵效對單耗的影響，統計這類井共有39口，這些井安裝的都是10型及10型以上抽油機，可以通過換小機型措施降低單耗。

1.1.2 電動機裝機功率偏大

1.1.3 泵漏或篩管堵塞嚴重

當抽油泵嚴重漏失或篩管堵塞嚴重時，都能導致泵的充滿程度嚴重降低，造成容積損失，無效功率損失相對增加，單耗高。根據生產數據統計這類井共有33口。對這部分井，必須采取檢泵措施，在恢復泵況的同時，優化匹配參數，實現降低單耗和能耗的目的。

1.2 管理因素

1.2.1 抽汲參數不合理

主要表現為抽汲參數偏小、抽汲參數相對偏大和參數匹配不合理。

當沉沒度和泵效都較高時，如果這時仍然采用較低的舉升高度和抽汲參數，就無法充分發揮油井的產液量能力，使單耗相對較高。統計顯示這樣的井共有59口。針對這部分井，可以根據沉沒度和泵效具體情況，合理換大泵徑、調大沖程，使產液量和舉升高度的匹配更趨合理。另外，針對個別井的單井情況，還可以采取堵水措施，通過降低無效采出液，減少能耗，降低噸油耗電。

表1 抽油機井系統測試與高能耗井統計對比

當地層供液能力較差時，如果抽汲參數不及時調整，仍維持在相對較大的水平，會導致抽油泵充滿程度降低，增加沖程損失，影響出液效率，造成單耗高。統計這類井共有276口。對于這部分井，可以通過有針對性采取調小參數、間抽、換小泵、安裝減速裝置、轉提撈和壓裂等措施降低單耗。

抽汲參數匹配不合理主要表現為抽油機井的沖程、泵徑偏小，沖速偏高，這時抽油桿彈性變形損失、慣性載荷將增加，電量增加幅度大于液量增加幅度，導致單耗升高，而且還會增加桿斷和偏磨的發生概率。統計這類井共有22口。對其中沖程有上調余地的井，可采取調大沖程、降低沖速措施進行調節；對沖程沒有調節余地的井，可以利用檢泵時機換大泵徑、降低沖速措施進行調整，降低無效功率消耗。

1.2.2 生產運行管理不及時

“拓展實驗”是指以教材實驗為探索起點，在原有實驗目的、實驗原理、實驗材料、變量的控制、實驗方法、與實際生活的聯系等基礎上發展出新的課題，并隨之開展的實驗探究，包括教材實驗的改進探究、延伸探究以及利用教材實驗原理開展的新的問題探究等。

排除生產運行參數等因素，如果抽油機“五率”、盤根和皮帶等調整不及時，會造成摩擦損失的增加，無效功率損失增大。這類井有31口，單耗達到13.03 kWh/t，綜合分析認為主要是由于地面設備摩擦損失消耗功率偏大造成的。針對這部分井，應及時調整“五率”和盤根松緊度，減少地面傳動、相對運動摩擦等無效功消耗。

2 采取的主要節能措施及效果

2.1 針對設備因素

對機型偏大的抽油機井，采取換小機型措施20口井。換小機型前后，平均單耗降低1.08 kWh/t，平均消耗功率減少1.0 kW。針對電動機裝機功率相對偏大的抽油機井，采取更換裝機功率小的節能型電機措施，共計129臺。應用節能電動機前后，平均裝機功率降低8.5 kW，功率利用率提高1.5個百分點，平均單耗降低2.0 kWh/t。對因井下泵漏失量大，造成無效功率損失大、單耗高的抽油機井，累計采取檢泵措施25口井，檢泵前后平均泵效提高40.8個百分點，平均單耗降低9.26 kWh/t（表2）。

表2 針對設備因素措施前后節能效果統計對比

2.2 針對管理因素

1）針對抽汲參數不合理，在日常生產中加強對參數的優化調整，通過跟蹤生產運行狀態，及時換泵、調沖程、沖速及合理匹配參數，努力降低生產單耗。共采取措施464井次，效果見表3和表4。

表3 換泵前后節能效果統計對比

表4 參數調整前后節能效果統計對比

另外，在日常生產中還采取間抽措施85口井。間抽前后，平均沉沒度增加131.1m，泵效增加10.9個百分點，單耗降低7.6 kWh/t，消耗功率減少1.06 kW。堵水10口井，壓裂18口井，措施前后均取得了較好的降耗效果

2）加強生產運行管理。在日常生產中對抽油機井傳動部分潤滑程度、盤根松緊狀態、結蠟情況和平衡狀況加強跟蹤監視，加強熱洗、盤根、皮帶、“五率”的管理。措施期間累計調平衡805井次，調平衡前后對比平均單耗降低0.21 kWh/t。

對高能耗抽油機井從設備和管理兩方面采取綜合配套節能措施，累計采取措施1443井次。區塊內抽油機井的系統效率由措施前的24.07%提高到24.11%，提高0.04個百分點；噸液耗電由6.67 kWh/t降到6.49 kWh/t，降低0.18 kWh/t；當年節電513.31× 104kWh。

3 結論和認識

1）抽油機井的能耗在整個機采井系統能耗中占比超過85%以上，抽油機井的節能降耗是降低油田生產運行能耗的關鍵。因此，在確保產量的前提下，應細化抽油機的參數管理，為抽油機井采取節能降耗措施提供數據依據。

2）抽油機井的節能降耗措施必須要有針對性和配套性，針對不同的高能耗原因，從管理和技術兩方面采取相應的綜合措施，及時調整生產運行參數，合理匹配抽油機、電動機及沖程、沖速等運行參數，減少無效功損耗，降低單耗，確保抽油機井的能耗控制在最低點。

3）各種摩擦和損失的存在是無功能耗的重要原因，摩擦損失、熱損失、機械損失、容積損失等同時影響單耗和系統效率，加強熱洗、盤根、皮帶、五率等管理，可以起到減小無效功損耗的作用，是實現降低單耗的最經濟有效的途徑。

[1]楊柳,劉興嶺,任春祥,等.抽油機節能的有效手段[J].石油石化節能,2009(2):28-30.

[2]馮成寶.油田抽油機現狀及節能方式綜述[J].內蒙古石油化工,2008,24:31-33.