利用系統效率測試儀進行化學防蠟節能測試

何 治 武 楊 會 麗 劉 新 印 劉 寶 偉 劉 愛 華

（1.長慶油田公司油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室；3.長慶油田公司第七采油廠）

利用系統效率測試儀進行化學防蠟節能測試

何 治 武1,2楊 會 麗1,2劉 新 印3劉 寶 偉3劉 愛 華1,2

（1.長慶油田公司油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室；3.長慶油田公司第七采油廠）

在結蠟油井中應用固體化學防蠟劑，可有效抑制油井管、桿、泵等結蠟，延長有桿泵的檢泵周期，降低抽油機能耗。抽油機系統效率測試儀，是通過抽油機的電動機運行測試電能參數和安裝在抽油機懸繩器的傳感器測試油井載荷的，對比結蠟井措施前后的數據，分析節能效果。測試結果表明，結蠟井應用化學固體防蠟劑可使油井載荷平均下降 9.73kN，系統效率提高6.92%，綜合節電22.24%。

油井結蠟 化學固體防蠟劑 系統效率測試儀 節能測試

油井在開采過程中，結蠟會使油管孔徑縮小，增加油流阻力和原油舉升阻力，不僅影響油井的正常生產，還會造成系統能耗增加。結蠟油井井下應用化學固體防蠟劑，可有效降低原油析蠟點，減少采 油 管 柱 結 蠟 ， 降 低 抽 油 機 載 荷 ， 延 長 檢 泵 周 期[1]，達 到 降 能 耗 、 節 電[2]的 目 的 。

1 化學固體防蠟劑

選用長 慶 油田 PY-1油井 化 學固體 防蠟劑 （慶陽長慶井下油田助劑有限責任公司生產），防蠟率可達到80%以上，油井結蠟周期由 120～150d延長至 240～350d。

固體防蠟劑的防蠟機理主要是：防蠟劑分子在原油中能有效地抑制蠟晶形成，使得蠟晶變形產生異構，阻止蠟晶聚集長大，同時防蠟劑分子能改變蠟晶表面性質和管線表面性質，阻止蠟晶體的沉積，從而起到很好的防蠟效果。

2 抽油機能耗測試及計算

油井有桿泵機械能耗，以井口光桿懸繩器為界,分為地面和地下兩大部分。地面耗能主要為抽油機的機械傳動與電動機運行所產生的能耗；地下部分耗能主要為抽油泵和井筒原油由抽油泵到井口(包 括 回 壓 )的 舉 升 耗 能[3-4]。 在 機 采 設 備 、 抽 汲 參 數固定狀態下，能耗變化主要緣于井下生產的變化，如井下壓力、懸點載荷、單井產量、管內液體流速等參數的改變。結蠟油井主要耗能變化在于井下管柱結蠟引起抽油機負載變化，結蠟促使抽油泵、抽油桿、管柱等效率下降，油井井下系統效率降低，致使油井生產能耗增加。

井下化學固體防蠟劑可有效降低油井管柱結蠟，降低懸點載荷，從而降低電動機負載電流，降低電動機功率（包括有功功率和無功功率），達到綜合節電的目的。

2.1測試儀器和測試方法

測 試 儀 器 選 用 PMTS3.1 抽 油 機 系 統 效 率 測 試 儀（北京長森石油科技公司制造），電流、電壓、功率精 度 0.5%， 位 移 測 試 0～6m， 精 度 1%； 載 重 測 試0～15t，精度 1%。該儀器配備不同的傳感器，可以測 試 電 能 參 數 （以 每 秒 50組 的 高 速 度 記 錄 電 流 、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、電力諧波）、抽油機井示功圖、動液面、螺桿泵井的載荷扭矩和轉速等。

測試時，電能與示功圖聯合測試，按三相三通道測試方法，接好電壓引線，卡好電流鉗。將位移載荷傳感器卡在抽油機的懸繩器中，接好信號引線到儀器上。從懸繩器到抽油機開關箱的儀器之間的信號引線，拴在抽油機支架的中部以上，并留出適當余量，保證信號引線在驢頭上、下行程中都不會被拉扯，并且不會掛到井口閘門或其他物件上，保證信號引線的安全。在曲線顯示區，實時繪制電壓、電流、有功功率、無功功率、光桿位移、驢頭載荷等曲線。

2.2節電率計算

根 據 測 試 的 電 能 參 數 ， 依 據 標 準[5-7]， 對 油 井 應用化學固體防蠟管前后的系統效率、節電率（有功節電率、無功節電率、綜合節電率）進行計算。

式 中 ：P1為 有 功 功 率 ，kW；q為 無 功 功 率 ，kvar； P2為 有 效 功 率 ，kW；Q 為 產 液 量 ， m3/d； H為 有 效 揚 程 ， m； ρ為 液 體 密 度 ， t/m3； g 為 重 力 加速 度 ，9.8m/s2； Hd為 動 液 面 深 度 ，m； po為 油 管 壓力 ，MPa； pt為 套 管 壓 力 ，MPa；W 為 提升百米噸液有功耗電量，kWh/(100m· t)；Z為 提升百米噸液無功耗電量，kVAh/(100m·t)； Kq為 無 功 經 濟當量，kW/ (kVA)， 取 值按 GB12497 規 定 執 行。

3 測試結果

白豹油田白X區塊油井結蠟嚴重，主要在井口下 100～800m處 結 蠟 ， 結 蠟 厚 度 3～8mm， 平 均 結 蠟周期 60d。應用抽油機系統效率測試儀對15口使用化學固體防蠟劑的油井進行能耗效率前后對比，測試及計算結果見表1。

測試結果表明：

1）抽 油機懸 點載荷 降低 。在下 防蠟管 后 1～2個 月 內 懸 點 載 荷 穩 步 降 低 ， 平 均 下 降 了 9.73kN。懸點負載下降率超過 10%的有11口油井，懸點載荷下降率在7%～9%的有 4口油井。

2）系 統 效 率 提 高 。 系 統 效 率 平 均 增 加 了6.92%， 系 統 效 率 增 加 超 過 5%的 有 12 口 油 井 ， 超過 1.5%的 有 3 口 油 井 。

3）泵 效 提 高 。 泵 效 提 高 超 過 5%以 上 的 有 9 口油井，超過2%的有2口油井，超過0.1%的有4口油井。

4）載 荷 電流明 顯 降低。 負 載電 流 平均下 降 了3.732A， 負 載 電 流 下 降 率 超 過 10% 的 有 14 口 油井，負載電流下降率小于 10%的有1口油井。

表1 應用抽油機系統效率測試儀進行油井防蠟節能分析

5）節 電 效 果 明 顯 。 平 均 有 功 節 電 率 為22.90% ， 平 均 無 功 節 電 率 為 11.68% ， 平 均 綜 合 節電率為 22.24%。

4 典型井分析

4.1B102-03

2010 年 6 月 8 日 B102-03 井 下 化 學 固 體 防 蠟管，下防蠟管后，懸點最大載荷由下防蠟管前的65.1kN， 1 個 月 后 逐 步 下 降 到 57.1kN， 4 個 月 后 最大 載 荷 平 均 降 低 15.2% 。 懸 點 最 小 載 荷 從 開 始 41.5 kN 隨 時 間 變 化 下 降 到 32.3kN， 最 小 載 荷 平 均 下 降了 21.2%， 泵 效 和 系 統 效 率 都 有 明 顯 提 高 （圖1）。負 載 電 流 從 19.27A 降 到 14.14A， 有 功 功 率 從 3.81 kW 下 降 到 3.17kW （圖2）， 無 功 功 率 從 12.96kvar降 到 9.38kvar， 視 載 功 率 從 13.51kVA 降 到 9.90 kVA， 有 功 節 電 率 16.8% ， 無 功 節 電 率 27.6% ， 綜合 節 電 率 19.3%。

圖1 B102-03井下防蠟管前后載荷情況

圖2 B102-03井下防蠟管前后電參數情況

4.2B99-2井

圖3 B99-2井下防蠟管前后載荷情況

2010年 6月 B99-2井 下 化 學 固 體 防 蠟 管 ， 上 行懸 點 最 大 載 荷 由 65.0kN 下 降 到 59.2kN， 載 負 荷 減少 量 為 5.8kN；下 行 懸 點 最 小 載 荷 從 開始 41.2kN 隨時 間 變 化 下 降 到 34.2kN， 下 行 載 荷 有 所 減 小 ， 下防 蠟 管 前 后 最 小 載 荷 平 均 下 降 17% （圖3）。 從 系 統效率圖看，系統效率提高，油井泵效、產液量均有所提高。從有功功率和無功功率曲線分析看，最大電 流 從 22.26A 降 到 20.04A ， 有 功 功 率 從 6.42kW降 到 5.78kW （圖4）， 無 功 功 率 從 13.56kvar 降 到12.89kvar， 視 載 功 率 從 15kVA 降 到 14.46kVA， 有功 節 電 率 10% ， 無 功 節 電 率 4.9% ， 綜 合 節 電 率9.2%。

圖4 B99-2井下防蠟管前后電參數情況

5 結論

1）結蠟油 井 采用井 下化學 固 體防蠟 劑 ，可 有效抑制井下管串結蠟，降低載荷，提高系統效率，降低抽油機能耗。

2）利 用 抽 油 機 系 統 效 率 測 試 儀 對 白 豹 油 田 15口結蠟油井測試表明，油井下防蠟管后，負載電流平 均 降 低 3.732A， 系 統 效 率 平 均 增 加 6.92% ， 平 均綜合 節 電 率 為 22.24%。

[1]何 治 武,劉 愛 華,楊 會 麗,等.緩 釋 型 固 體 防 蠟 劑 PY-1 的研制與現場應用[J].油田化學,2009,26(1):21-23.

[2]程戈奇,魏世舉,張川,等.提高井下系統效率配套工藝技術[J].油氣田地面工程,2009,28(8):72-73.

[3]楊海濱,鄭海金,張琪.機采系統效率計算方法研究與認識[J].鉆采工藝,2005,28(2):64-67.

[4]樊文杰.抽油機井能耗公式的建立與測試[J].油氣田地面工程,2001,20(6):8-10.

[5]SY/T64222008 石油企業節能產品節能效果測定[S].北京:石油工業出版社,2008.

[6]Q/SY101—2007 抽油機及輔助配套設備節能檢測和評價方法[S].北京:石油工業出版社,2008.

[7]SY/T5264—2006 油田生產系統能耗測試和計算方法[S].北京:石油工業出版社,2006.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.006.011

2013-03-20）

何治武，工程師，1992年畢業于西安石油學院 （應用 化 學 專 業）， 主 要 從 事 油 田 化 學 與 防 腐 研 究 ， E-mail： hzwcq@petrochina.com.cn， 地 址 ： 陜 西 省 西 安 市 未 央 區 明 光 路 油 氣 工 藝研究院，710018。