提高機采系統效率的措施及建議

提高機采系統效率的措施及建議

李德格 袁秀堂 張 君 全高志 尚 濱

河南油田分公司采油一廠

參數不合理，電機匹配不合理，井斜等都是導致機采系統效率較低的因素。高轉差電機與普通電機相比電機效率和功率因數都有所提高，可以改變電動機的機械特性，從而提高系統運行效率，實現節能。在現場與普通電機相比測試，有功節電率為10.5%，綜合節電率為17.42%。雙驢頭抽油機與普通游梁抽油機相比，機械采油系統效率提高了1.16%，單耗下降28.41%，節電率為11.67%；偏輪式抽油機與普通游梁式抽油機對比，機械采油系統效率提高了0.94%，單耗下降至16.36%，節電率至19.59%。

河南油田；機采系統；效率；措施；測試；效果

機采系統效率是衡量機械采油水平的一個綜合性指標，可定量地反映出油井舉升能耗，甚至可定性地反映出地面裝備配套水平和管理水平、井下優化設計水平以及油井運行工況。參數不合理，電機匹配不合理，井斜等都是導致機采系統效率較低的因素。河南油田采油一廠采油六隊目前油井總井數139口，其中抽油機井106口，開井抽油機裝機總容量5 295 kW，平衡度小于85%、大于100%的油井有42口，沉沒度在400 m以上的油井有25口，泵效低于35%的有24口，系統效率低于28%的有17口，參數匹配不合理的有28口，安裝運行75 kW電機7臺，10 m3/d低產低液井共計18口（其中5 m3/d以下低產井7口；5～10 m3/d低產井11口）。上述情況說明，由于低產低能井較多，參數不合理，電機匹配不合理，井斜等原因導致機采效率較低，只有27.13%。因此探討提高機采系統效率的方法措施、新技術新產品的推廣應用，具有重要的作用與意義。

1 方法與措施

（1）優化生產參數，提高機采系統效率，降低能耗。沖程、沖次與實際產能匹配且地層能量充足油井采用大泵徑、長沖程、低沖次、淺泵掛；供液不足油井采用小泵徑、低沖次、深泵掛，提高供液能力和產液能力，降低單耗，提高效率。

（2）加強抽油機平衡管理，使抽油機平衡度保持在85%～100%的高效范圍內，并逐步推廣應用功率法調平衡技術。

（3）依靠節能新設備和節能新技術的引進與應用，提高地面系統效率。

（4）優化抽油機動力匹配，解決抽油機電機大馬拉小車的問題。

（5）加強抽油機井的科學管理，進一步減少摩擦損耗。

2 測試結果分析

通過對采油一廠采油六隊所有被測試井的測試數據進行分析，得出測試結果如下：

（1）通過測算，機采井平均有功功率為14.06kW，平均產液量為41.02 t/d，平均有效功率為4.60 kW，平均光桿功率為8.45 kW，平均地面效率為60.15%，平均井下效率為56.73%，平均系統效率為34.12%，平均單耗為8.22 kW·h/t。根據《機械采油系統經濟運行（SY/T6374—1998）》行業標準對優化井測試數據進行分析可知：功率因數小于0.4的油井有16口，占被測井數的27.1%，大于0.4的油井有43口，占被測試井數的72.9%；平衡度在85%～100%的合格井有22口，占被測井數的37.3%，不合格井有37口，占被測井數的62.7%；裝置功率利用率低于20%的不合格井有18口，占被測井數的30.5%，在20%～25%的合格井有15口，占被測井數的25.4%，大于25%的優秀井有26口，占被測井數的44.1%；系統效率低于20%的不合格井有14口，占被測井數的23.7%，在20%～25%的合格井有2口，占被測井數的3.4%，大于25%的優秀井有43口，占被測井數的72.9%。

（2）本次測試中共測試永磁電機井7口，其平均無功功率為13.54 kvar，普通電機無功功率為25.10 kvar。通過對比，使用永磁電機平均無功功率下降46.05%；普通電機平均功率因數為0.513，而使用永磁電機平均功率因數為0.801，功率因數上升率為56.14%。永磁電機的轉速始終同步于旋轉磁場的轉速，過載能力強，啟動力矩是異步電機的1.5～3倍。在滿足抽油機啟動要求時，可減小電機的配備功率，因此對于電機功率配置過大的油井改裝永磁電機可以有效地解決“大馬拉小車”的問題，降低能耗。

（3）對6口安裝有超越離合器的油井安裝前、后的工況對比發現，安裝前其平均噸液提升百米耗有功0.189 kW·h，安裝后平均噸液提升百米耗有功0.146 kW·h，下降了22.75%；安裝前其平均系統效率為25.41%，安裝后平均系統效率為28.49%，安裝上升了3.08個百分點。通過對優化井測試數據進行分析表明：采油一廠通過對六隊示范區機采系統進行節能治理、技改、優化，已經取得明顯的節能效果，系統效率得到明顯提高，原油生產單耗降低幅度明顯，示范區優化井的節能潛力得到比較充分的挖掘。

3 應對策略

3.1 合理配置源頭

國家已明令1998年底淘汰S7型變壓器，河南油田仍有部分油田在使用，這些變壓器在現場使用時間長，空載損耗遠遠超過國家標準。該油田的S7型變壓器使用比例為40.36%。且變壓器存在著“大馬拉小車”現象，變壓器負載率為22%，低于標準40%的要求。

采用永磁電動機主要是為了解決抽油機電動機功率匹配不合理和“大馬拉小車”的現象。采用永磁電動機，其主要優點是效率和功率因數高，啟動轉矩大，過載能力強，可替代比它大1～2個功率等級的異步電動機。2004年10月10日至2004年11月23日，對采油一廠江河油礦采油十一隊改換永磁同步電動機前后的節能效果進行了對比測試，平均有功節電率為6.07%，平均綜合節電率為24.61%。

高轉差電機與普通電機相比電機效率和功率因數有所提高，可以改變電動機的機械特性，從提高系統運行效率，實現節能。在現場與普通電機相比測試，有功節電率為10.5%，綜合節電率為17.42%。

3.2 采用節能型抽油機

表1為抽油機實測參數對比結果。

表1 抽油機實測參數對比

通過測算的結果看，雙驢頭抽油機與普通游梁抽油機相比，機械采油系統效率提高了1.16%，對比單耗下降率28.41%，對比節電率為11.67%；偏輪式抽油機與普通游梁式抽油機對比，機械采油系統效率提高了0.94%，對比單耗下降至16.36%，節電率為19.59%，

3.3 調節抽油機平衡度

抽油機調平衡的最大目的就是節能，判斷抽油機平衡的標準是平衡率，即抽油機上行最大電流與下行最大電流之比。通過對油井進行平衡塊不同位置的調整測試得到了一個平衡塊最佳位置。河南油田曾經對H210、H2304、H232、T111這4口井的平衡塊進行了調節，測試結果表明，調節后系統效率平均提高1.64%，節電率為13.21%，詳細測試結果見表2。

表2 抽油機調平衡后機采系統效率變化測算

3.4 對抽油機參數進行優化

有桿抽油系統優化設計是以油層、井筒以及抽油設備(機、桿、泵)所組成的有桿抽油系統為研究對象，以油層、井筒、機—桿—泵3個子系統的協調為基礎，以經濟效益為目標而進行的。其著眼點是合理配置生產設備和優化設計系統生產參數（如調沖程、沖次，優化泵徑，降低沉沒度等），因地制宜，針對油藏的開采特點進行優化。

4 結語

機采系統效率是反映機采管理水平的一個重要指標，其影響因素較多，涉及面廣。提高機采系統效率就是對抽油機拖動系統、抽油桿、抽油泵以及配套技術進行研究和開發。通過對抽油機系統效率的研究，采用先進的節能技術，優化設計參數匹配，加強管理，能夠提高抽油機系統效率，達到節能降耗、降低采油成本的目的。

（0377）63835435、wangzhengxu2530@163.com

（欄目主持 楊 軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.003

李德格：2009年畢業于中國石油大學石油工程專業，現在河南油田分公司第一采油廠井下作業監督站從事技術工作。