抽油機(jī)井節(jié)能方法探討

劉玉坤（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

抽油機(jī)井采油是油田最主要的機(jī)械采油方式，數(shù)量多、能耗大，能耗費(fèi)用已經(jīng)成為影響抽油機(jī)井運(yùn)行費(fèi)用的主要因素之一。在抽油機(jī)井節(jié)能工作上，以往的做法基本上是在設(shè)備上的投入和應(yīng)用，也就是技術(shù)措施，這種做法雖然在節(jié)能效果上比較好，但需要資金上的大量投入。近年來，薩北油田通過精細(xì)日常管理，實(shí)施一些不需要資金投入的措施辦法，取得了較好的節(jié)能效果。

1 影響因素分析

系統(tǒng)效率是衡量抽油機(jī)井能耗多少的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，抽油機(jī)井系統(tǒng)效率不僅取決于抽油機(jī)、拖動與控制設(shè)備、抽油泵、抽油桿等技術(shù)裝備，而且取決于技術(shù)裝備的匹配、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況。相對于地面設(shè)備，井下設(shè)備一旦已經(jīng)下入井下，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備匹配不合理而想更換，則必須采取作業(yè)，將井下管柱起出，然后再重新更換、匹配下井，造成物資浪費(fèi)、原油損失、工作量加大。從對抽油機(jī)系統(tǒng)能耗的分析可以看到，井下抽油泵、抽油桿、油管等的匹配對系統(tǒng)效率有較大的影響。

2 節(jié)能方法效果分析

2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)

下泵方案設(shè)計(jì)中，以系統(tǒng)效率最大為原則，從根源入手，優(yōu)化抽油泵、桿柱組合，達(dá)到節(jié)能效果，應(yīng)用“優(yōu)化抽油機(jī)井系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)”。該技術(shù)采用參數(shù)敏感性分析方法，對從地面部分到井下部分影響系統(tǒng)效率的13項(xiàng)參數(shù)（見表1）進(jìn)行敏感性分析研究，建立敏感性分析模型以及相應(yīng)計(jì)算機(jī)軟件模塊，通過運(yùn)用軟件對抽油機(jī)井進(jìn)行分析，分析各種因素對系統(tǒng)效率的影響，找到影響系統(tǒng)效率的低效點(diǎn)，進(jìn)而采取針對性措施提高系統(tǒng)效率[1，2]。

表1 影響抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的因素

圖1 優(yōu)化抽油機(jī)井系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2013年完成優(yōu)化設(shè)計(jì)496井次，根據(jù)軟件多種優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)單井的個性化設(shè)計(jì)。通過測試對比，平均單井日節(jié)電22.8kW h，節(jié)電率達(dá)到18.9%，系統(tǒng)效率提高2.7%，累計(jì)節(jié)電80.9×104kW h，見表2。

表2 抽油機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)節(jié)能效果統(tǒng)計(jì)

2.2 抽油機(jī)電動機(jī)優(yōu)化調(diào)整

抽油機(jī)井安裝的電動機(jī)其能耗有兩部分：一部分是支持抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所消耗的能耗，另一部分是電動機(jī)自身的能耗。電動機(jī)裝機(jī)功率大其自身能耗也大，電動機(jī)裝機(jī)功率小其自身能耗也小[3]。通過對在用抽油機(jī)井電動機(jī)的監(jiān)測及分析，把功率利用率小于20%的電動機(jī)定為偏大電動機(jī)，功率利用率偏低的井，其實(shí)質(zhì)就是“大馬拉小車”現(xiàn)象，電動機(jī)能耗高，系統(tǒng)效率低；把功率利用率大于90%的電動機(jī)定為偏小電動機(jī)，功率利用率偏高，其實(shí)質(zhì)是“小馬拉大車”，電動機(jī)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，不利于保證電動機(jī)的長期運(yùn)轉(zhuǎn)。

通過調(diào)查，在抽油機(jī)井的電動機(jī)匹配上，為了保證運(yùn)行，裝機(jī)功率都比較高，能夠滿足抽油機(jī)運(yùn)行的需要，也就是不存在“小馬拉大車”的現(xiàn)象。但“大馬拉小車”的現(xiàn)象比較多。為此，在滿足抽油機(jī)啟動功率要求的前提下，對于功率利用率較低的電動機(jī)，在損壞時(shí)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，降低裝機(jī)功率。

2013年共實(shí)施7口井，調(diào)整前電動機(jī)功率44.79kW ，優(yōu)化調(diào)整后30.29kW ，平均單井日節(jié)電20.5 kW h，年節(jié)電5.23×104kW h。

2.3 控制抽油機(jī)井盤根松緊適當(dāng)

抽油機(jī)井盤根過緊，會增加與光桿的摩擦力，增加舉升載荷，使系統(tǒng)有功消耗增加[4]。因此，控制抽油機(jī)盤根松緊適度，可以達(dá)到節(jié)能的目的。在現(xiàn)場操作中，盡量降低盤根緊度，在不跑偏、不滲漏的前提下，允許光桿帶油。

通過對100口抽油機(jī)井盤根松緊能耗測試的對比，單井日節(jié)電3.36kW h，2013年對761口抽油機(jī)井實(shí)施該項(xiàng)管理，年節(jié)約用電15.07×104kW h，見表3。

表3 抽油機(jī)井盤根松緊控制能耗測試對比

2.4 抽油機(jī)井調(diào)平衡

抽油機(jī)不平衡時(shí)，電動機(jī)舉升平衡塊需要消耗更大的功率，從而造成了能耗的增加。在以前的管理中，對抽油機(jī)單井平衡率的要求是達(dá)到85%以上，因此，崗位工人在調(diào)平衡操作時(shí)，以能夠達(dá)到85%的要求即算完成工作，不去追求更高的平衡率。通過調(diào)研和分析，將單井平衡率大于85%的指標(biāo)進(jìn)一步細(xì)化要求：

1）平均電流大于80A 的抽油機(jī)井平衡率達(dá)到93%以上；

2）平均電流55～80A 的抽油機(jī)井平衡率達(dá)到90%以上；

3）平均電流小于55 A 的抽油機(jī)井平衡率達(dá)到87%以上。

對230口井進(jìn)行平衡調(diào)整，平均單井日節(jié)電5.0kW h，累計(jì)節(jié)電21.25×104kW h。

3 結(jié)論及認(rèn)識

1）抽油機(jī)井采油是油田最主要的機(jī)械采油方式，數(shù)量多、能耗大，有很好的節(jié)能潛力。

2）通過精細(xì)抽油機(jī)井日常管理，合理調(diào)整措施，細(xì)化管理，獲得了很好的節(jié)能效果，達(dá)到了“少投入、多產(chǎn)出”。

[1]張建軍,郭吉民,王海,等.抽油機(jī)井系統(tǒng)效率敏感性分析及其應(yīng)用[J].石油鉆采工藝,2007(2):35-37.

[2]張志榮.系統(tǒng)效率優(yōu)化軟件的應(yīng)用與認(rèn)識[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量.2011(4):20-23.

[3]鄒文濤,張兵臣,李林燕.油田機(jī)械采油井優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用[J].節(jié)能,2010(4):53-55.

[4]孫耀國.提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的實(shí)踐[J].復(fù)雜油氣藏,2010(1):80-83.