优化参数设计，提高机采井系统效率

章勇

摘 要：抽油机采油是我厂主要的采油方式，但能耗较高，经过调查表明，我厂系统效率偏低，特别是稀油井系统效率偏低，导致能耗偏高。实施机采系统节能改造，提高机采系统效率，对降低生产成本意义重大。

关键词：系统效率；优化设计；调整参数

1 前言

抽油机采油是我厂最主要的采油方式。从全厂电量消耗的构成看，机采系统耗电占74%，是我厂电能消耗最大的系统。2017年对抽油机运行状况进行了测试分析，共调查抽油机1289台（调查率82.8%），平均系统效率为22.6%（稠油井平均效率24.8%；稀油井平均效率15.9%），调查结果表明：系统效率偏低，能耗偏高。实施机采系统节能改造，提高机采系统效率，对降低生产成本意义重大。同时由于稀油井系统效率较低，我厂稀油井系统效率还有较大的提升空间。

为了提高油井系统效率，按照“控成本、挖潜力、提效益”的工作思路，通过对系统效率现状全面调查分析，遵循“不影响油井产量，不发生躺倒井”的原则，应用能耗对标管理技术，依托机采参数优化设计软件，以能耗最低为原则，对所有稀油检下泵井的泵挂、泵径，冲程、冲次等参数进行系统优化，确保抽油机在最低能耗状态下运行。

2 技术措施

为此，我们组织技术人员开展了提高系统效率专题讨论会，制定优化参数设计方案，并组织评价、设计及实施工作：

①对我厂200口稀油井系统效率及相关参数进行了测试，对节能潜力进行评价，其评价结果如下：

平均单井输入功率为6.40kW（平均单井日耗电153.60kWh），平均系统效率为14.35%，平均功率因数为0.4864，平均平衡度93.3%，平均产液量12.0t/d，平均含水77.9%，平均动液面1091.8m，平均泵径43.5mm，平均泵深1741.7m，平均冲程4.2m，平均冲次3.27次/min。

采用能耗最低为原则的评价方法，预测在保持产量目标一致的前提下，200口井平均单井输入功率可由目前的6.40kW降至3.55kW，可降低2.85kW，单井年可节电2.85kW×24h×350天=23940kWh，200口井年可节电23940kW×200=478.8×104kWh；平均系统效率能够从目前的14.35%提高到25.90%，平均可提高11%。目前系统效率实现率为55.4%，平均节电率预测能够达到44.6%。

考虑到影响系统效率实现率的因素很多，如侧钻、封堵、套变、泵漏、管漏、结蜡、出砂等等。因此实际节电效果按系统效率实现率的80%计，即平均单井节约输入功率为6.40kW-3.55kW÷80%=1.96kW，单井年可节电1.96kW×24h×350天=16464kWh，200口井预计年共节电16464kWh×200=329.28×104kWh，平均系统效率可达到20.72%。平均实际节电率能够达到30.6%。

②使用机采参数优化设计软件，以能耗最低为原则，对所有稀油检下泵井的泵挂、泵径，冲程、冲次等参数进行系统优化，确保抽油机在最低能耗状态下运行。

以能耗最低为原则的优化设计方法是将有杆泵采油做为一个系统进行优化，在油井产液量相对稳定的前提下，各种管径、杆径、杆柱钢级、泵径、泵挂、冲程、冲次一一组合，每一种组合对应着一种机采效率，即对应着一种机采能量消耗，计算出每一种组合相应的年度耗电费用和输入功率，以输入功率最低的一组参数组合为所选择的机采参数。设计中共综合考虑了13个动静态工作参数，比传统的设计考虑的因素更多更全面，因而其设计结果基本能够真实地再现油井的实际工作状况。

优化内容包括：对抽油机井系统地面工况进行优化、井下产能情况进行优化、以及对井筒杆、管、泵系统进行优化。在对能耗充分分析论证的基础上，根据能耗的实际发生情况，创造性将抽油机输入功率进行了科学合理的划分，开展了各种损失功率和膨胀功率的影响因素分析，建立了一套全新的机采能耗与相应影响因素的数学模型。

③针对油井不同问题，有针对性的设计应用双向保护接箍、深抽泵、柔性金属泵、旋转扶正器、抽油泵上保护装置等改善管、杆、泵工作环境的配套技术，有效改善杆、管、泵的运行环境和运行状态，提高运行效率和运行质量，降低系统的生产能耗。

④根据油井产量及时调整工作参数，在保证油井正常产量的情况下，尽可能降低系统能耗。

3 结论

通过优化检下泵参数设计，既保证了油井正常生产，又提高了油井系统效率、降低了生產电耗，实现了产量和效益双赢，取得了明显的经济效益。同时增强了员工的节约挖潜、降本增效的意识，今后我们将继续加强检下泵参数优化设计工作，不断转变思想观念，为实现我厂降本增效工程做出贡献。

参考文献

[1]罗英俊，万仁溥.采油技术手册（下册）[M].北京：石油工业出版社，2005.

[2]聂海光，王新河.油气田井下作业修井工程[M].北京：石油工业出版社，2002.