優化提升采油系統效率探討

胡小青

【摘要】油田開采是一個龐大而復雜的系統工程，技術面廣、綜合性強、聯系現場密切。本文主要圍繞提高采油系統效率節點因素分析，明確了優化提升采油系統效率的措施。

【關鍵詞】采油技術? 優化措施? 系統效率

油田開采是一個龐大而復雜的系統工程，技術面廣、綜合性強、聯系現場密切，能夠直觀反映生產現場運行情況，提高技術水平是采油系統生產的重要保障。

一、提高采油系統效率節點因素分析

利用節點分析法對影響系統效率的因素進行分析，具體可分為2個大節點：設備因素和技術管理因素。

（一）設備因素對系統效率的影響及分析

電動機是抽油機井的主要動力設備，也是油田主要的耗能設備之一，機采系統耗電量最終體現在電動機上，而電動機效率主要是受電動機負載率的影響。電機負載率過小或過大時，電機功率因數下降，嚴重影響機采效率。變壓器效率與變壓器負載率、所帶電機的功率因數以及變壓器空載損耗有關。變壓器損耗中的空載損耗，主要是因交變的磁力線通過鐵芯產生磁損耗。抽油機起動時一般是全壓（380v）啟動，因此啟動瞬間電流很大，有時可達額定電流的5-7倍，電機啟動扭矩增加，導致電機負載率下降，影響系統效率。目前使用的控制柜大部分是普通節能型的，另外還有部分智能和軟啟動控制柜。普通節能型控制柜有啟動和過流保護作用，平均功率因數相對較高，對機采效率影響相對較弱。減速箱損失主要是軸承損失和齒輪損失兩種。軸承損失主要與減速箱內部潤滑有關。如果潤滑效果差，不僅能耗增加，而且軸承和齒輪很快磨損，使減速箱效率降低。造成盤根盒磨損的主要原因有：油井不出油干磨，將盤根盒磨壞;抽油井井口偏或不對中;稠油井井下交變振動負荷大。

（二）技術管理因素對系統效率的影響及分析

平衡率對系統效率的影響及分析。游梁式抽油機的平衡率對機采系統效率影響較大，平衡率差的油井能耗大，系統效率低。同時平衡狀況的好壞，直接影響抽油機四連桿機構、減速箱和電機的效率與壽命，對抽油桿的工作狀況也影響很大。系統生產參數對系統效率的影響及分析系統生產參數過大，造成桿管偏磨，從而降低了系統效率。通過高參數井與低參數井系統效率對比看出，低參數井要高于高參數井，而根據偏磨機理研究也表明：沖次越大，造成桿管偏磨幾率越大，對系統效率的影響也很大。因此，在確保排液要求的前提下，抽汲參數的確定一般要遵循“長沖程，慢沖次”的原則。沉沒度對系統效率的影響及分析注水開發的油田，油層能量相對穩定，沉沒度過小，影響充滿程度，適應油層能量變化的能力差;沉沒度過大，一方面說明油層能量還沒有充分發揮，另一方面費電、費材，增大事故出現的機率。對于抽油機井，沉沒度一般按300-400米考慮，以實現較高的泵效。然而，對稠油井來說，可能就需要較大的沉沒度。

二、優化提升采油系統效率的措施

（一）合理選擇電機大小

電動機是抽油機井的主要動力設備，機采系統的耗電量最終也體現在電動機耗電上。因此電機大小與油井負荷是否匹配嚴重影響著整個系統的效率。當電機負載率低于20%時，隨著負載率的提高，電機運行效率上升幅度較大，當電機負載率高于20%時，隨著負載率的提高，電機運行效率上升緩慢，當電機負載率高于40%時，隨著負載率的提高，電機運行效率基本穩定在90%。根據抽油機電機的運行工況特點，管理區確定20%為抽油機電機經濟運行負載率。為了對現場的換電機工作進行指導，通過試驗、摸索，即根據光桿功率合理選擇抽油機電機額定功率，對負載率低的電機進行“大調小”，可以達到提高抽油機電機負載率，實現節能的目的。

（二）優化管桿泵設計組合

一是優化關鍵參數。為保持抽油機井舉升系統高效節能，隨著開發的深人，必須針對油藏產能、生產水平、地面地下等生產參數的變化，對生產井進行隨時的地面與地下參數設計優化，改變抽汲參數和機桿泵組合。管理區充分結合油井實際生產水平的變化，從而優選機桿泵和抽汲參數組合。參數優化的目標值有兩個，一個是系統效率，一個是產油量而優化的目的就是找到系統效率與產油量的最佳協調點。二是建立優化模型。管理區根據關鍵因素構建了抽油機井優化模型。如：根據“ PEOffice優化軟件”與“抽油井能耗管理優化模型及流圖”，管理區對抽油機井地面地下生產參數進行分析計算，結合油井的實際生產狀況，以能耗最低為出發點，對每口抽油機井沖程、沖次、泵徑和泵深進行優化，對抽油桿、管、泵等井下工具進行優選，使其達到最佳組合，從而大幅度提高抽油機井的系統效率，達到節能降耗、提高經濟效益的目的。

（三）應用功率法測抽油機調平衡

在采油生產的過程中，由于原油物性的變化，油層供液能力的變化及油井工作制度的改變，都會破壞抽油機原來的平衡狀況。為了保證抽油機安全運行，并實現節能的目的，必須隨時對平衡率不達標的抽油機井調整。因功率法調平衡與電流法調平衡相比，能消除電流法在特殊情況下的假象平衡，尤其適用于某些用電流法測試抽油機平衡但噸液百米耗電較高的油井。在現場的應用中，管理區應用了功率法測抽油機調平衡，生產指標隨著平衡率的改善都有所提高，取得明顯節電效果。

（四）優化配套工藝，減緩偏磨

為徹底治理因偏磨造成的多次作業井，管理區采取“四家聯合診斷”方式，研討了偏磨和泵徑、泵深、沖次、含水的關系，從而用“井上、井口、井下”三位一體的防偏磨配套工藝技術，減少桿管偏磨程度。優化地面參數。管理區對每口作業井都嚴格審核、把關，對于躺井的油井，參照以往井史和現有地層、井筒的實際情況（地層壓力、供液，井筒偏磨、腐蝕等情況），優化作業方案設計和管、桿、泵組合設計，作業井做到井井優化。實施油井偏磨專項治理。探索解決偏磨井的有效防治方法，治理偏磨是一項系統工程，要多種手段并用，加大對新工藝的使用，如旋轉井口，旋轉抽油桿等工藝來延緩偏磨，延長檢泵周期，降低躺井率。

總之，工程技術管理工作是全方位、全系統的一項技術性大工程。通過以上措施的實施，系統效率由年初的28.1%上升到目前的29.0%，上升了0.9個百分點，噸液耗電降低了0.45個百分點。在今后的工作中，在做好以上三方面技術工作的同時，還要遵循“地面入手、立足井筒、著眼油層”原則，實際生產中不斷監測，經常分析，使油井高效生產，以提高油井的管理水平。