抽油机井日常管理能耗节点标准的确定

田连雨

中国石油辽河油田分公司质量节能管理部 （辽宁 盘锦 124010）

抽油机井采油是油田主要采油方式，其耗电量占油田总耗电18%以上[1]。在日常生产管理中，抽油机井主要控制的能耗节点有平衡率、皮带张紧力和盘根松紧度3个，在保障抽油机井正常运行的前提下，通过现场试验对这3个能耗节点参数进行优化，使抽油机井运行在最佳能耗状态下，对降低油田能源消耗，实现抽油机井节能措施的标准化管理具有重大意义[2]。

1 原有操作标准不适应性分析

Q/SY DQ0804-2002《采油岗位技能操作程序及要求》标准[3]中关于抽油机井平衡率、皮带张紧力和盘根松紧度调整的规定如下：

平衡率应达到85%以上；皮带上好后，皮带下按不超过二指为松紧适合；加完盘根后，应不渗不漏，光杆不发热。

从标准的规定中可以看出，该标准由于侧重提高岗位工人的操作技能和操作水平，对于能耗的控制考虑较少，只是定性给出了一个参考范围，没有定量给出具体参数。在实际应用上，从能耗控制的角度来看可操作性不能适应目前的要求，无法作为能耗节点控制参数标准来执行使用。因此有必要对抽油机井的这3个能耗节点参数进行研究，定量给出其在最佳能耗状态下的参数值，以达到抽油机井在最佳能耗状态下运行，降低油田能源消耗的目的。

2 抽油机井日常管理能耗节点标准的确定

通过应用CDY-IA型抽油机井电机多参数测试仪，现场测试6口不同生产状况抽油机井在不同平衡率、皮带张紧力和盘根松紧度工作状态下的能耗值，摸索分析随平衡率、皮带张紧力和盘根松紧度的变化耗电量的变化规律，进而确定抽油机井平衡率、皮带张紧力和盘根松紧度调整的最佳能耗范围[4]。为了确保数据准确，在参数调整30min后进行录取。

2.1 抽油机最佳能耗平衡率的确定

图1 6-3466井平衡率与日耗电回归曲线

由于现场90%抽油机井机型为CYJ10-3(4.2)-53HB，所以选择CYJ10-3(4.2)-53HB机型进行试验。通过对6口抽油机井的平衡率与日耗电关系的试验数据进行回归分析，得到平衡率与日耗电关系试验数据回归曲线(图1、图2)和回归结果对比表（表 1）。

图2 7-2701井平衡率与日耗电回归曲线

通过观察6口井的回归曲线得出，随平衡率的变化，单井耗电量呈开口向上的抛物线规律变化，曲线的最低点即日耗电最低点对应的平衡率，范围在93%～97%之间，考虑到平衡率调整的可操作性，结合回归的结果，建议平衡率调整的最佳能耗范围为90%～100%之间。

表1 抽油机井最佳耗电平衡率试验数据回归结果对比表

2.2 抽油机最佳能耗皮带张紧力的确定

为了实现皮带张紧力定量管理，研制了皮带张紧力测试仪（图3）。该测试仪由测试部分和显示部分组成,操作时将测试部分作用于皮带上、下水平面,压力传感器将皮带所受力的大小传给显示部分[5]。通过对6口抽油机井的皮带张紧力与日耗电关系的试验数据进行回归分析，得到皮带张紧力与日耗电关系试验数据回归曲线（图4、图5）和回归结果对比表（表 2）。

通过6口井的回归曲线得出，随皮带张紧力的变化，单井耗电量呈一开口向上的抛物线规律变化，曲线的最低点即日耗电最低点对应的皮带张紧力，范围在16～19N之间，考虑到皮带张紧力调整的可操作性，结合回归的结果，建议皮带张紧力调整的最佳范围为15～20N之间。

图3 皮带张紧力测试仪实物图

2.3 抽油机最佳能耗盘根松紧度的确定

为了实现盘根松紧度定量管理，研制了盘根松紧度测试仪（图6）。通过市场调查，发现扭矩扳手可以确定螺丝的松紧力矩。将扭矩扳手的六角侧面，垂直钻2个与抽油机井盘根盒把直径相同的圆，使扭矩扳手也能确定紧盘根力矩的大小。操作时将扭矩扳手插入抽油机井盘根盒把内；通过顺时针旋转扭矩扳手，带动抽油机井盘根盒把旋转，使抽油机井盘根受力。从扭矩扳手上的力矩盘指针的变化就可以确定抽油机盘根所受力量的大小。通过对6口抽油机井的盘根松紧度与日耗电关系的试验数据进行回归分析，得到抽油机井盘根松紧度与日耗电关系试验数据回归曲线(图7、图8)。

图4 6-3466井皮带张紧力与日耗电回归曲线

图5 7-3436井皮带张紧力与日耗电回归曲线

表2 抽油机井最佳耗电皮带张紧力试验数据回归结果对比表

图6 盘根扭矩扳手实物图

通过6口井的回归曲线得出，随紧盘根力矩的增大，单井耗电量呈线性增加，在保证井口不漏油的前提下，紧盘根力矩越小，耗电量越少。为此进一步开展了抽油机井紧盘根力矩与井口漏油时间的关系试验（表 3）。

图7 6-3466井盘根松紧力矩与日耗电回归曲线

图8 6-F290井盘根松紧力矩与日耗电回归曲线

从表3看，紧盘根力矩在20N·m，井口在2.5 h以内漏油；紧盘根力矩在40N·m，井口在28～34h之间漏油；紧盘根力矩在60N·m，井口在149～178h之间漏油；紧盘根力矩在80N·m，井口在119～155h之间漏油，由于紧盘根力矩增大，造成盘根磨损严重，导致井口漏油时间缩短。考虑到盘根松紧度调整的可操作性，建议盘根松紧度调整的最佳能耗力矩值小于 60N·m。

表3 抽油机井紧盘根力矩与井口漏油时间统计表 h

3 经济效益评价

通过一年试验运行，实施抽油机井日常管理能耗节点标准取得了较好的经济效益。

1）采用标准管理的6口试验井平均平衡率是95.41%，日耗电197.29kW·h；全队42口抽油机井平均平衡率是85.26%，日耗电205.41kW·h，6口试验井平均节电率3.95%,实现年节电1.778 2×104kW·h,电价按0.638 1元/kW计算，创经济效益：1.778 2×0.638 1=1.14万元。

2）采用标准管理的6口试验井平均皮带张紧力18.7N,日耗电 221.35kW·h,试验前日耗电228.01 kW·h,平均节电率 2.92%,实现年节电 1.458 5×104kW·h，电价按0.638 1元/kW计算，创经济效益：1.458 5×0.638 1=0.93万元。

3）采用标准管理的6口试验井盘根松紧度平均为56.2N·m，日耗电149.39kW·h，试验前日耗电156.92kW·h,平均节电率4.79%,实现年节电1.649 1×104kW·h，电价按0.638 1元/kW计算，创经济效益：1.649 1×0.638 1=1.05 万元。

4）抽油机皮带张紧力测试仪单价2 000元，盘根松紧度扭矩扳手单价150元,合计投入费用2 150元。

5）获得的经济效益：创造效益-投入费用=3.12-0.215=2.905万元。

投入产出比：0.215∶2.91=1∶14.51。

4 认识及结论

1）抽油机井平衡率调整最佳范围在90%～100%之间。

2）抽油机井皮带张紧力调整最佳范围在15～20N之间。

3）抽油机井盘根松紧度调整最佳力矩值小于60N·m。

4）合理调整平衡率、皮带张紧力和盘根松紧度可以实现单井节电率10%以上，是降低抽油机井生产耗电的有效管理手段。

[1]马强.抽油机井憋压曲线研究与应用[J].石油地质与工程，2010，24（S）：81-83.

[2]武俊宪.天平式游梁抽油机节能技术应用[J].石油和化工节能，2013，3（3）：16-19.

[3]Q/SY DQ0804-2002采油岗位技能操作程序及要求[S].

[4]马志坚.节能监测管理在油田开发中的作用[J].石油石化节能，2013，3（9）：19-20.

[5]姜杰，马强.抽油机井系统效率评价与管理标准的研究[J].承德石油高等专科学校学报，2009，11（1）：17-20.