低渗透油井机采系统能耗影响因素及节能措施探讨

张雷(大庆油田采油三厂一矿北十六联合站,黑龙江大庆163000)

低渗透油井机采系统能耗影响因素及节能措施探讨

张雷(大庆油田采油三厂一矿北十六联合站,黑龙江大庆163000)

低渗透率油井机采系统普遍存在能耗高、效率低的情况，文中介绍了机采系统效率计算方法，找出了能耗损失的节点，分析了造成机采系统效率偏低的原因，针对影响机采系统效率的原因提出了相应的节能降耗措施。

低渗透率；油井；能耗；影响因素；节能措施

随着油田持续开采，地层产出液中含水率不断上升，油田高产稳产压力增大，勘探开发区域向外围延伸，外围区块低渗透、低产油井较多，使用机械采油系统存在能耗高、系统效率低的情况。由于机械采油系统能耗占油田能耗的比重较大，分析造成能量损失的主要原因，制定相关节能措施，提高机采系统工作效率具有重要意义。

1 机采系统效率计算方法及能耗损失分析

机采系统能量利用率直接反应系统效率，通过分别计算机采系统的有功功率和无功功率，求出分别占输入功率的比重，以此来计算系统效率。

1.1 有用功计算法

通过计算有功功来计算系统效率的方法如下式：

以上公式中：η为机采系统效率，单位为%；Q为油井日产液量，单位为m3/d；H为抽油机扬程，单位为米；ρ为油井产出液密度，单位为kg/m3；P0为电机输入功率，单位为KW。由以上计算公式可知，油井日产液量、抽油机有效扬程及实际耗电量等直接影响机采系统的效率。

1.2 无用功率计算法

机采系统的实际功率P0应等于有用功p1与损失功率p2之和，因此，机采系统效率可以通过以下公式计算：

由以上公式（2）可知，机采系统效率受到损失功率影响比较明显，为此，可以从能量损失的角度考虑机采系统能耗，抽油机井能量损失分为地面损失和地下损失，地面能量损失主要发生在电动机、皮带、减速箱、四连杆、盘根盒等部位，地下能量损失主要发生在杆柱、管柱和泵等部位。分析认为，机采系统皮带传动效率、减速箱效率、盘根盒效率及四连杆效率对机采系统效率影响比较明显，电动机、电泵、杆、管等设备影响机采系统效率。

2 低渗透油井机采系统能耗影响因素分析

2.1 地面因素对机采系统能耗影响

地面因素对机采系统效率影响主要表现为装机功率较大，出现“大马拉小车”现象，造成能量损耗。早期投产的抽油机大多使用游梁式抽油机，配备异步电机。游梁式抽油机在运行过程中负荷具有交变负荷特性，且抽油机启动功率较大，为满足启动要求，电机装机容量通常较大，造成电机正常运转时负载率较低，功率损失严重，电动机的效率和功率因数均降低，造成机采系统能耗过大，系统效率低下。

2.2 地下因素对机采系统效率影响

影响机采系统效率的地下因素主要有杆、管、泵等，主要表现在：①光杆与盘根盒之间的摩擦，当盘根盒密封过严或盘根盒与光杆对中性较差时，光杆在上下运动过程中的摩擦阻力会增大，造成能耗升高；②光杆的粘滞阻力。在稠油井开发过程中，原油粘度高，抽油杆上下运行过程中，高粘度地层产出液与油管间粘滞阻力非常大，造成大量能量损失；③油井出砂严重时，抽油杆与油管间、流体与管柱间摩擦阻力均较大，造成能耗损失；④泵效降低。普通抽油泵在出砂严重的井长期使用，泵磨损严重，造成密封性变差、泵阀漏失增大，泵效降低明显。

2.3 采油管理工作对机采系统效率影响

研究表明，当地层能量一定时，合理的生产参数设置，使抽油机抽汲能力与油井供液状况达到平衡，能够使机采系统达到最佳能效，发挥油井最大生产潜能。实际采油生产中，随着开采持续进行，地层能量发生变化，抽油机井的平衡状态相应发生变化，此时生产参数过小，则不能发挥油井最大生产潜能；生产参数过大则无功损耗增大，机采系统效率降低，因此，抽油机井平衡度直接影响机采系统效率。

3 机采系统节能降耗措施

3.1 降低装机容量，减少无功损耗

为解决电动机“大马拉小车”的现象，需要在不影响机采系统正常运行的情况下降低装机容量，可采用新型电机来实现这一目的：①无刷直流电机。该型电机能够实现软启动，可以根据负载自动调节输出功率，降低了装机容量，能够极大的节省电能，提高系统效率；②伺服电机。伺服电机能够实时调控电动机的转速和输出扭矩，使抽油机启动更加平滑，且能够使机采系统运行过程中驱动特性与机械负载达到最佳匹配，极大提高系统了效率。

3.2 优化抽汲参数

优化抽汲参数能够降低机采系统能耗，提升效率。具体需要根据油井生产动态来调整生产参数：①对长期开采导致供液不足的油井，可采取间抽、使用小泵、适当调小生产参数等措施，同时调整泵沉没度，降低能耗；②对供液情况较好的井，可适当提高泵挂，降低举升载荷；③针对供采关系平衡的油井，在满足生产需求的情况下，可适当调整，使用慢冲次、长冲程，能够降低能耗，提升系统效率。

3.3 降低抽油机井悬点载荷

可以从以下几个方面降低悬点载荷：①降低抽油机惯性载荷和振动载荷。通过降低冲次、减缓换向加速度，能够降低抽油机减速器扭矩峰值，达到节能效果；②使用轻质抽油杆能够大大降低抽油机井悬点载荷。在保证生产安全的情况下，可使用轻质柔性抽油杆，能够降低悬点载荷，达到节能效果；③对油井进行防偏磨治理，改善杆管运行状况。可以通过使用旋转装置、改善抽油杆柱受力情况、使用防偏磨接箍、上提泵挂等措施来进行防偏磨治理。

[1]赵华，姜涛，胡波，等.抽油机井系统效率测试及应用研究[J].石油和化工节能,2010(01):30-33.