降低抽油机井系统能耗的措施与效果

王鑫（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

降低抽油机井系统能耗的措施与效果

王鑫（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

目前，油田机采系统能耗呈逐年上升趋势，单井产液量下降，能耗水平上升，节能形势非常严峻。在保证原油产量的情况下，针对有节能潜力的抽油机井，特别是针对新投的抽油机井，通过采取合理匹配抽汲参数、优选能耗设备、加大能耗设备改造力度和加强生产管理等综合配套节能措施降低生产运行能耗。

抽油机 节能 措施 效果

2010年，实测3202口机采井系统效率，平均系统效率24.17%，测试单耗6.6k W h/t，其中测试2 924口抽油机井系统效率，平均系统效率24.18%，测试单耗6.72k W h/t。在实测抽油机井中单耗在8k W h/t以上的高单耗抽油机井有1 617口，占实测抽油机井总数的55.3%，平均单耗13.43 k W h/t，这部分井节能潜力相对较大，是重点分析和采取节能措施进行综合治理的对象。

1 影响抽油机井系统能耗因素分析

机采节能工作的宗旨就是在保证一定原油产量的情况下，尽可能少耗电。因此，从井下采出单位质量的原油需要消耗的电能，即单耗，就成为评价机采井能耗水平的核心技术指标。为此，以单耗理论计算公式为基础，结合生产实际，对影响抽油机井单耗的因素进行了深入分析。

1.1 抽油机负载率偏低

1.1.1 抽油机机型偏大

当抽油机机型偏大时，减速箱轴承和齿轮承受的负荷大，摩擦损失大，无效功率损失大，单耗高。抽油机载荷利用率越小，无效功率损失占消耗功率的比例越大，抽油机总体应用水平越低[1]。根据理论分析，为排除参数和泵效对单耗的影响，把泵效在40%以上、冲速在6m i n-1以下的井作为重点统计分析对象，统计这部分井中载荷利用率≤20%、单耗在8k W h/t以上的井共77口。

这77口井平均沉没度为92m，生产参数没有上调余地，平均单耗较全区块平均水平高5.01 k W h/t，分析认为主要是机型偏大所致。具体表现是，平均载荷利用率低于全区块平均水平42.66个百分点，这部分井10型及10型以上抽油机有57口，可以通过换小机型措施降低单耗。

1.1.2 电动机装机功率偏大

当电动机额定功率偏大时，电动机热损失和机械损失大，无效功率损失大，单耗高[2]。参考有关资料，当电动机功率利用率在20%以下时，电动机效率将低于60%，功率因数低于0.5，自身损失增加，偏离高效区，处于低效运行状态。为了排除其他因素对单耗的影响，把载荷利用率>60.44%、泵效>40%、冲速在6m i n-1的井作为重点统计分析对象。统计这部分井中功率利用率≤20%、单耗在8.0k W h/t以上的井共416口，分析认为主要是由于单井产量偏低、供液能力不足、生产参数没有上调余地、电动机装机功率偏大所致。针对这部分井可以采取换小电动机措施，降低无用功消耗，提高功率利用率，使电动机在高效区运行，从而降低运行能耗和生产单耗。

1.2 抽油井抽汲参数不合理

依据理论分析，在泵径、冲程和冲速中对单耗影响最大的是冲速，单耗与冲速的平方呈正相关关系。因此，在分析抽汲参数对单耗的影响时，以冲速为重心，按照“长冲程、大泵径、低冲速”的总体原则，同时结合其他相关生产数据，对抽汲参数进行合理匹配，使得能耗和单耗最低。

1.2.1 抽汲参数偏小

抽汲参数偏小主要表现为：在沉没度和泵效都较高的情况，泵径或冲程有进一步调大余地。在这种情况下，虽然举升高度和抽汲参数均较低，对降低能耗是有利因素，但是由于产液量能力没有得到充分发挥，使得单耗仍然较高。依据理论分析，为排除其他因素对单耗的影响，把载荷利用率>60.44%、功率利用率>26.51%、沉没度>300m、泵效>45%、冲速＜6m i n-1、泵径＜70m m或冲程没有达到最大值的井作为重点统计分析对象，统计其中单耗>8.0k W h/t的井共118口。针对这部分井，可以根据沉没度和泵效具体情况，通过软件优化，合理换大泵径、调大冲程，使产液量和举升高度的匹配更趋合理，进而实现单耗的降低。另外，针对个别井的单井情况，还可以采取堵水措施，通过降低无效采出液，减少能耗，降低吨油耗电。

1.2.2 抽汲参数相对偏大

对于地层供液能力不强的抽油机井，如果采用相对较大的抽汲参数生产，会导致低沉没度、低泵效，抽油泵充满程度低，此时，系统容积、水利和摩擦功率消耗相对较大，无效功消耗大，造成单耗高。对于这部分井，可以通过调小参、间抽、检换小泵、安装减速装置、转提捞和压裂等措施降低单耗。

1.2.3 抽汲参数匹配不合理

依据优化理论，分析认为这部分井主要是冲程、泵径偏小，冲速偏高，使抽油杆弹性变形损失、惯性载荷增加，电量增加幅度大于液量增加幅度，导致单耗升高。统计这类井共43口。对冲程有上调余地的井，可采取调大冲程、降低冲次措施进行调节；对冲程没有调节余地的井，可以利用检泵时机换大泵径、降低冲速措施进行调整，降低无效功率消耗，实现降低单耗的目的。

1.3 抽油机无效功消耗大

1.3.1 泵容积损失大

造成容积损失大有两方面原因：当抽油泵严重漏失时，柱塞和衬套间径向间隙大，使泵的容积损失增大，造成无效功率损失相对增加，单耗高；当筛管堵塞严重时，造成泵的供液不足，柱塞两端压差大，导致柱塞与衬套摩擦损失和漏失量增加，无效功率损失增大，单耗高。根据生产数据统计这类井共有64口，对这部分井，必须采取检泵措施，在恢复泵况的同时，优化匹配参数，实现降低单耗和能耗的目的。

1.3.2 地面无效摩擦损失功率大

如“五率”、盘根和皮带等调整不及时，会造成摩擦损失的增加，使无效功率损失增大，单耗高。这类井有62口，生产运行参数均在正常范围之内，但是单耗却达到13.03k W h/t，综合分析认为主要是由于地面设备摩擦损失消耗功率偏大造成的。针对这部分井，应通过加强调整“五率”和盘根松紧度等措施，减少地面传动、相对运动摩擦等无效功消耗，实现降低单耗的目的。

2 降低能耗主要优化措施及效果

2011年，重点针对单耗在8.0k W h/t以上的抽油机井，共采取各类降低单耗措施13项、308 2井次，措施井单耗明显降低，取得较好节能效果。

2.1 针对设备利用率低的抽油机井，优化设计配套措施

2.1.1 机型偏大

针对因机型偏大造成高能耗的抽油机井，采取换小机型措施8口井，应用新型节能抽油机1口井，抽油机节能改造9口井。对机型偏大井治理后，平均单井日节电24 k W h，18口井预计当年节电7.77×104k W h。

2.1.2 应用节能电动机

针对因电动机装机功率偏大造成高单耗的抽油机井，采取更换装机功率小的节能型电动机或对常规电动机进行节能改造，共计240台。措施前后，平均装机功率降低8.5 k W，功率利用率提高1.5个百分点，平均单耗降低2.0k W h/t，平均消耗功率减少1.6 k W，平均单井日节电38.4 k W h，节电率23.5%，240口井预计当年节电465.9×104k W h。

2.1.3 应用节能控制箱

应用节能控制箱131台，安装前后通过节能控制与常规控制箱对比，节电率15.5%，平均单井日节电23.8k W h，231口井预计当年节电98.96×104k W h。

2.2 针对抽汲参数不合理的抽油机井，优化匹配参数

2.2.1 优化匹配泵径、地面参数

针对正常生产时沉没度高、泵效高、冲速高的高单耗抽油机井，利用检泵时机采取换大泵、调小冲速措施22口井。换大泵、调小冲速后，平均泵径增大15 m m，冲速降低2.7m i n-1，平均理论排量增大3.1 m3/d，沉没度降低8 1.2m，泵效提高8.1个百分点，单耗降低3.63k W h/t，消耗功率降低1.63 k W，平均单井日节电39.1 k W h，22口井预计当年节电15.48×104k W h。

针对正常生产时地面参数已调至最小，沉没度低、泵效低、单耗高的抽油机井，利用检泵时机采取换小泵径措施55口井。换小泵后，平均泵径减小12.5 m m，理论排量降低15.6%，沉没度增加96.3 m，泵效提高8.9个百分点，单耗降低1.39 k W h/t，消耗功率降低2.23k W，平均单井日节电53.5k W h，55口井预计当年节电52.96×104k W h。

2.2.2 调小参数

针对因冲速高而造成沉没度低、泵效低、单耗高的抽油机井，采取调小冲速措施232口井，调小冲程措施22口井。调小参数后，平均冲速降低2m i n-1，沉没度增加220.9m，泵效提高5.4个百分点，单耗降低2.19k W h/t，消耗功率减少2.0k W，平均单井日节电48k W h，254口井预计当年节电219×104k W h。

2.2.3 间抽措施

针对沉没度低、泵效低、地面参数已调至最小，单耗仍然偏高的抽油机井，采取间抽措施8 70口井。间抽前后对比，平均沉没度增加131.1 m，泵效增加10.9个百分点，单耗降低7.6k W h/t，消耗功率减少1.06k W，平均单井日节电25.4 k W h。年间抽时间按7个月计算，1104口井预计当年节电可达464.06×104k W h。

2.2.4 调大冲程

针对高沉没度、高泵效、冲程有调大余地的高单耗抽油机井，采取调大冲程措施60口。调大冲程后，平均沉没度降低118.8m，泵效降低3.5个百分点，单耗降低1.17k W h/t，消耗功率增加0.63 k W。预计年增加产液量12.3×104t，年增加电量30.6×104k W h，当年增加电量19.7×104k W h，相同液量年减少电量增幅8 2.8×104k W h。

2.2.5 优化匹配地面参数

针对沉没度、泵效都在合理范围，冲速高，而冲程有调大余地的高单耗抽油机，采取调大冲程、调小冲速措施3口井。

调大冲程、调小冲速后，平均冲程增加0.7m，冲速降低1.7m i n-1，平均日产液量增加0.7t，沉没度降低18.4 m，泵效提高2.4个百分点，单耗降低0.8k W h/t，消耗功率减少0.48k W，平均单井日节电11.5k W h，3口井预计当年节电0.62×104k W h。

2.3 针对无效功消耗大的抽油机井，强化管理

2.3.1 针对泵漏井，采取检泵措施

2011年对因井下泵漏失量大，造成无效功率损失大，单耗高的抽油机井，累计采取检泵措施64口井。泵漏检泵后，平均沉没度降低325.8m，平均泵效提高40.8个百分点，平均单耗降低9.26 k W h/t，平均消耗功率增加3.6k W。64口井检泵，预计年增加产液37.73×104t，年增加产油量3.2×104t，年增加电量18 9.1×104k W h，当年增加电量91.1×104k W h，相同液量年减少电量增幅452.1×104k W h。

2.3.2 对无效功消耗大的抽油机井，加强生产运行管理

抽油机井传动部分润滑程度、盘根松紧状态、平衡状况和结蜡情况直接影响抽油机系统能耗，加强生产管理、规范生产运行是降低抽油机系统能耗的根本。在实际生产中重点对抽油机调平衡前后能耗变化情况进行统计对比。2009年以来，针对不平衡抽油机井累计采取调整措施1 043井次，调平衡前后对比平均单耗降低0.21 k W h/t，平均单井日节电5k W h，预计当年节电93.8 7×104k W h。

3 经济效益

通过对高能耗抽油机井积极采取综合配套节能措施，截至11月底，抽油机井系统效率由去年的24.12%提高到24.17%，提高0.05个百分点，吨液耗电由6.72k W h/t降到6.50k W h/t，降低0.22k W h/t。

2011年以来，重点针对抽油机井，在对能耗设备全面调查的基础上，通过系统分析单井能耗水平和能耗影响因素，积极采取各类综合配套节电措施，取得较好效果，预计当年节电1 326.8 8×104k W h，按每千瓦时电0.596元计算，可节约成本790.8 2×104元。

[1]张凌,才松林,于生.常规游梁式抽油机节能途径分析[J],石油石化节能,2 0 1 1(1):1 9-2 0.

[2]朱晶,张恒发.抽油机井参数整体优化技术应用及效果分析[J],油气田地面工程,2 0 0 9(2 8):6-7.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.04.017

王鑫，2007年毕业于大庆石油学院，从事采油工程工作，E-m a i l：8 2492443@q q.c o m，地址：黑龙江省大庆油田第五采油厂工程技术大队，163000。

2012-01-28)