淺析油田抽油機管理節能降耗

王立民

摘要：我國油田采油方式以機械采油為主，油井液量低導致的抽油機系統效率較低，機采單耗偏高，“大馬拉小車”現象較嚴重，不僅不利于抽油機機采系統長期平穩運行，也是對成本的極大浪費，在不增加或少量增加成本投入基礎上，從管理措施入手，以油井平衡率、皮帶、盤根為降能耗節點，開展機采節能現場實踐，以尋求合理工況下實現節能降耗。

關鍵詞： 機械采油 管理措施 平衡率 節能降耗

一、調平衡法

目前在抽油機井管理中普遍采用的平衡標準是“電流平衡”，并認定電流平衡度在80%～120%之間時抽油機即為平衡。而真正判斷抽油機平衡的標準是“功率平衡”，即抽油機運行過程中，下沖程內電機平均功率與上沖程內電機平均功率相等。抽油機功率平衡既能實現節能目的，又能保證抽油機安全運行。

1、目前使用的平衡標準

2000年石油工業出版社出版的《石油工業節能技術》及2002年石油大學出版社出版的《提高抽油機井系統效率技術》中抽油機平衡度的標準是：

抽油機功率平衡度=下沖程最大電流/上沖程大電流。

目前我國各大油田普遍采用電流平衡法，這與老油田長期管理粗放，現場應用以簡單易獲取為原則有關，但理論上而言，平均功率法更加精確，更加合理，尤其是老油田想要實現節能降耗挖潛，就必須要實現精細管理，實現機采系統最優運行。

2、最優功率平衡法

最優功率平衡法，即以電流平衡法為基礎，機采系統綜合調整實現功率平衡的方法。應使上下沖程最小，也就是均方根扭矩最小抽油機最安全不應超過電動機的額定電流值。調整的標準有三個，即上、下沖程電動機作功相等，上、下沖程中減速器曲柄軸的最大凈扭矩相等，使減速器曲柄軸瞬時切線力與平均切線力的偏差平方和最小。

實際上，抽油機平衡調整的終極目的有兩個，一是安全，保證抽油機安全運行，二是節能。從保證抽油機安全運行的角度看，調平衡就是要使減速器的輸出扭矩最小。由于減速器的扭矩有正有負，僅用平均值不能反映實際的載荷大小，所以一般用均方根扭一個常數曲柄轉矩來反映減速器的載荷情況。均方根扭矩與平均扭矩之比稱為周期載荷系數，它反映了載荷扭矩的波動程度，此值越接近1說明載荷扭矩越平穩，越大說明載荷扭矩波動得越厲害。因此，只要保證曲柄扭矩的均方根值最小，就能保證電機負載扭矩均方根值及電機電流的均方根值最小，就可實現整個機采系統的安全平穩節能運行。

4、現場試驗及結論

在大港油田現場實施調整23口井，首先利用油井遠程數字化監控數據篩選出功率不平衡井，然后現場測試并計算出平衡塊調整量及調整幅度，最終出具抽油機功率平衡調整方案后實施。實施后，實施井有效率87%，平均單井日節電29.7kW·h。

從試驗結果可以看出，最優功率調平衡試驗效果較好，實施后最高節電率可達23%左右，平均節電率約為10%左右，調整后抽油機及電機的年保養工作量及故障率有明顯下降，桿管泵延周期待觀察。建議，抽油機功率平衡調整效果分析，抽油機功率平衡度以60%～140%為最佳。

二、數字化間抽技術

1、理論基礎

低能油井采用連續開采方式使壓降漏斗在井筒附近變緩，壓力恢復的很慢，導致井筒附近地層虧空，泵的沉沒度降低，泵效不斷減小，甚至出現空抽的現象.這樣就會造成抽油機運轉效率變低、浪費電能。

運用現代數字油田遠程監控技術，優化低產液井生產制度方法，先對目標井連續監測靜液面恢復，然后通過滲流方程計算得到井底壓力隨時間變化關系，利用計算出的壓力導數確定最佳關井時間，同時計算出該時間下環空中的總液體量，使用泵的沖程、沖次、泵徑及泵效等計算抽出該液體量所需要的時間，即是開井時間。當壓力恢復曲線開始變緩或曲線出現明顯拐點時，可以開井啟抽，該時間段為關井時間。

2、現場應用效果

通過篩選，現場對4口井進行優化工作制度，選取間抽的原則是根據每口井的月累積產液量相對較高的方案來執行的。

優化后，日節約電能160kW·h，對比連續開采和間抽前后，從產液量、產油量以及沉沒度等數據發現，沉沒度由850m恢復到550m，平均單井綜合節電率達到53.3%，單井年節電26337kWh。

現場應用效果表明，對于連續采油的低產液井，采用數字化間抽工作制度后，不但可以維持較高的原油產量，減少設備的無功磨損和電能的大量浪費同時降低單井綜合節電率，達到節能降耗的目的。

三、護理措施

1、洗井清蠟

抽油機井洗井一般采用一定溫度的洗井液長時間洗井的方法，通常在2-6小時不等。這種過于粗放的洗井方案不符合客觀規律，影響了抽油機井的有效工作時率和產量，造成極大的電能浪費。

根據生產動態變化，采取合理的洗井方法，保持井筒液流通道暢通，很有必要。為了解決存在的熱洗參數問題，采用交叉優選法進行熱洗方案參數確定。首先將影響熱洗質量的因素洗井壓力、洗井溫度以及洗井時間進行分級，第一級為壓力12MP，溫度85℃洗井5小時;第二級為壓力10MP、溫度90℃，洗井4小時;第三級為壓力5MP、溫度95℃，洗井3小時;然后，將實驗區的抽油機井按產液含水的不同也分成三個級別，再用上面的三個級別的洗井參數分別進行交叉優選，結果得到合理洗井參數。通過對不同產液含水級別抽油機井采用不同的洗井參數的措施可以使實驗區抽油機井平均洗井時間縮短1小時以上，實現年節電近四萬千瓦以上。

2、電機優化

通過對在用抽油機井電動機的監測及分析，把功率利用率小于20%的電動機定為偏大電動機，功率利用率偏低的井，其實質就是“大馬拉小車”現象，電動機能耗高，系統效率低;把功率利用率大于90%的電動機定為偏小電動機，功率利用率偏高，其實質是小馬拉大車”，電動機高負荷運轉，不利于保證電動機的長期運轉。為此，在滿足抽油機啟動功率要求的前提下，對于功率利用率較低的電動機，在損壞時進行優化調整，降低裝機功率。

2018年共實施27口井，調整前平均電動機功率27kW，優化調整后23.0kW，累計年節電1.7萬kWh。

四、結論

1、從管理措施入手，以油井平衡率、皮帶、盤根為降能耗節點，開展機采節能現場實踐無疑是一種投入最少的節能降耗做法。

2、采取數字化優化間抽方式，能夠有效縮短抽油機井生產時間，更合理、經濟地開采低產液井，對老油田高效開發具有指導作用。