淺析如何提高機(jī)采系統(tǒng)效率

孫捷

【摘 要】孤島采油廠采油系統(tǒng)主要是以機(jī)械采油為主，機(jī)械采油又以游梁式抽油機(jī)和勝利高原公司的皮帶機(jī)為主，螺桿泵為輔，整個(gè)采油系統(tǒng)效率較低，造成大量的電力資源浪費(fèi)，同時(shí)也加大了噸油成本，為此急需探索既能提高采油系統(tǒng)效率，又可以降低噸油耗電，降低采油成本的新工藝新技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】系統(tǒng)效率；地層；光桿功率；有功功率

系統(tǒng)效率分為廣義的系統(tǒng)效率和狹義的系統(tǒng)效率，所謂廣義的系統(tǒng)效率是指整個(gè)石油化工系統(tǒng)的系統(tǒng)效率，它包括采油系統(tǒng)效率、集輸系統(tǒng)效率和煉油系統(tǒng)效率，整個(gè)廣義系統(tǒng)的系統(tǒng)效率，測量或計(jì)算比較困難；狹義的系統(tǒng)效率是指整個(gè)系統(tǒng)中某一部分或者某一分支的系統(tǒng)效率，是比較單純的子系統(tǒng)的系統(tǒng)效率，具有較強(qiáng)的可測試性或者計(jì)算比較簡單，這里我進(jìn)行論述的正是這種整個(gè)系統(tǒng)的某一分支，即單口油井的系統(tǒng)效率。

眾所周知，油井的系統(tǒng)效率影響因素比較多，主要分為地面和地下兩部分。地面部分為油井抽油機(jī)系統(tǒng)效率，抽油機(jī)各節(jié)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)效率均有不同程度的影響，其中電機(jī)效率影響較大；地下部分影響因素比較多，包括抽油桿和油管的伸縮、泵效和地層因素等，泵效和地層因素影響較為嚴(yán)重。下面將分地上地下進(jìn)行論述。

地面系統(tǒng)效率影響因素由抽油機(jī)電機(jī)效率、皮帶的傳動(dòng)效率、抽油機(jī)減速箱的效率、抽油機(jī)尾軸承效率及毛辮子的效率組成。其中皮帶的傳動(dòng)效率可以通過調(diào)整皮帶的松緊度來進(jìn)行改變，必須嚴(yán)格的按照操作規(guī)程，保證皮帶有適當(dāng)?shù)乃删o度，既有利于延長皮帶的壽命，又可保證皮帶的傳動(dòng)效率；抽油機(jī)減速箱、抽油機(jī)尾軸承及毛辮子等的效率在抽油機(jī)出廠時(shí)就已經(jīng)確定，雖然經(jīng)過長期的使用，效率有所降低，在一定時(shí)間之內(nèi)可以認(rèn)為是不變的，唯一變化較大的是電機(jī)的效率。電機(jī)的額定功率因數(shù)一般為0.9，實(shí)際在使用過程中，由于油井的不確定因素，如日產(chǎn)液量、原油黏度、含水率和溫度等的影響，電機(jī)的功率因數(shù)一般為0.3～0.6之間，對(duì)抽油機(jī)的效率影響較為明顯。

目前我站使用的稀土永磁三相異步和配套的變頻控制柜，解決了抽油機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)功率較大，正常運(yùn)轉(zhuǎn)功率較小的問題，但是電機(jī)的有效功率仍然遠(yuǎn)小于電機(jī)的額定功率，動(dòng)力系統(tǒng)的系統(tǒng)效率仍然很低，雖然在節(jié)能方面取得了一定的效果，但系統(tǒng)效率沒有明顯提升，同時(shí)每套設(shè)備成本價(jià)10萬元人民幣，不利于大面積推廣；現(xiàn)在我隊(duì)正在試驗(yàn)一種雙功率電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)接線方式有兩種，其功率分別為17KW和11KW，我隊(duì)的抽油機(jī)根據(jù)日耗電統(tǒng)計(jì)情況分析，電機(jī)的有效功率8.3KW，抽油機(jī)的啟動(dòng)功率達(dá)到20KW左右，該電動(dòng)機(jī)是在改變接線方式的情況下實(shí)行功率轉(zhuǎn)換的，因此仍不能滿足我站的實(shí)際工作需要，如果將其改進(jìn)為兩種接線方式同時(shí)接好，通過補(bǔ)償器或者轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，使電動(dòng)機(jī)在兩個(gè)功率之間可任意轉(zhuǎn)換，這樣就可以解決啟動(dòng)功率大運(yùn)轉(zhuǎn)功率小的問題，可以大幅提升電動(dòng)機(jī)的使用效率，使抽油機(jī)系統(tǒng)效率得到大幅提升。我們還要根據(jù)計(jì)量站的日產(chǎn)液量和外輸干壓提高外輸系統(tǒng)效率。計(jì)量站外輸干壓過高超過1Mpa，則單井井口回壓會(huì)達(dá)到1.2Mpa，甚至更高，在計(jì)量站外輸干壓較高的外輸線上安裝滿足該站排量要求的管道泵，降低外輸干壓，使干壓保持在0.4～0.6Mpa之間，單井井口回壓會(huì)降至0.6～0.9Mpa之間，同樣在提升外輸系統(tǒng)效率的同時(shí)可以降低單井的回壓，增加單井產(chǎn)液量，提高單井系統(tǒng)效率，抽油機(jī)耗電也會(huì)下降，達(dá)到降本增效的目的。

地下的影響因素則包括泵效和地層原因。泵效的計(jì)算公式為：η=Q/Qt，其中η表示泵效，Q表示泵的實(shí)際排量，Qt表示泵的理論排量。實(shí)際排量越大，泵效約高。根據(jù)對(duì)油井的分析，影響泵效的因素分為一下三大方面。一是地質(zhì)因素，包括油井出砂、氣體的影響、油井結(jié)蠟、原油粘度高和原油中含腐蝕性物質(zhì)；二是設(shè)備因素，包括活塞的有效沖程、泵的制造質(zhì)量和安裝質(zhì)量；三是工作方式的影響，指的是抽油機(jī)的抽汲參數(shù)選擇不合理。

提高泵效的措施：（一）地層方面的措施。（1）對(duì)于注水開發(fā)的油田，加強(qiáng)注水，保持油層能量高，井中液面高，保證油井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)；（2）采取有效的防砂措施，減輕砂粒對(duì)泵的磨損，減小漏失的影響。（二）井筒方面的措施。（1）選擇合理的工作方式。對(duì)粘度不大的常規(guī)抽油機(jī)井選用大沖程、小泵徑、小沖次，這樣既可減小氣體影響，又可減小懸點(diǎn)的交變載荷；對(duì)于原油比較稠的井，一般選用大沖程，大泵徑，小沖次，可以減小原油經(jīng)過閥座孔的阻力及原油與管柱和桿柱之間的阻力；對(duì)于連抽帶噴的井，則采用大沖程、大泵徑、大沖次，快速抽汲，可憎大對(duì)井的誘噴能力。（2）確定合理的下泵深度和合理的沉沒度。（3）使用油管錨減小沖程損失。（4）采用井下油氣分離和井口自動(dòng)放套管氣裝置減輕氣體影響。（三）設(shè)備方面和管理方面。改善泵的結(jié)構(gòu)提高泵效，針對(duì)出砂結(jié)蠟油稠等應(yīng)用特殊的稠油泵，如抽稠泵、防砂卡稠油泵、環(huán)閥式防氣抽油泵、液壓反饋抽油泵等。改善泵的材料提高泵效，采用耐磨材料加工成的泵可以減輕砂磨引起的漏失，采用耐腐蝕材料加工成的泵可以防止泵受腐蝕引起的漏失和損壞；加強(qiáng)檢泵作業(yè)質(zhì)量防止漏失。

管柱和桿柱效率影響雖然比較小，但也不容忽視，光桿功率是抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷做功的功率，是提升液體和克服井下消耗所做的功率，示功圖載荷線所包圍的面積越大則光桿功率越大，這就要求油井供液充足，泵和油管密封性越高越好，氣體影響越小越好，光桿功率就越大；要減小管柱的影響，要根據(jù)單井泵掛深度而定，泵掛小于900米，則不需要油管錨；泵掛深度大于900米，則需要下油管錨，減小油管的彈性活動(dòng)空間，提高泵的充滿系數(shù)，增加產(chǎn)液量，提高系統(tǒng)效率。

總之，要提高油井的系統(tǒng)效率，則需要從多方面共同努力，任何單純的一種措施的實(shí)施，對(duì)系統(tǒng)效率的提高效果都不會(huì)太大，只有從影響系統(tǒng)效率的各個(gè)方面同時(shí)著手，才能達(dá)到目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，降本增效的目的。

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