謝芳?。ù髴c油田有限責(zé)任公司第七采油廠(chǎng))
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機(jī)采井系統(tǒng)效率影響因素及提高系統(tǒng)效率方法
謝芳(大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠(chǎng))
抽油機(jī)井系統(tǒng)效率是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,涉及采油系統(tǒng)的地面設(shè)備、井筒工藝、日常管理等多方面內(nèi)容。從技術(shù)管理和運(yùn)行參數(shù)兩方面,對(duì)影響抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的各項(xiàng)因素進(jìn)行了細(xì)致分析,并在設(shè)備、參數(shù)調(diào)整、日常管理等方面制定了調(diào)整對(duì)策,取得了較好的成效。
抽油機(jī)井;系統(tǒng)效率;影響因素
抽油機(jī)井系統(tǒng)效率是指抽油系統(tǒng)在一段時(shí)間內(nèi)用于舉升液體所消耗的有用功功率與電動(dòng)機(jī)輸入功率的比值,表達(dá)了該抽油機(jī)井的總體效益和能量的綜合利用情況。
抽油機(jī)井系統(tǒng)效率影響因素多,管理難度大。運(yùn)用質(zhì)量分析法,從系統(tǒng)效率指標(biāo)完成情況及理論計(jì)算,對(duì)機(jī)采井系統(tǒng)效率影響因素進(jìn)行了全面剖析,其影響因素主要有以下幾方面。
1.1技術(shù)管理
抽油機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中,技術(shù)管理對(duì)抽油機(jī)的運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備匹配等都起到一定的制約作用,因此對(duì)系統(tǒng)效率影響很大。
1)機(jī)型。由于地下油層的各種情況是動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程,機(jī)采井實(shí)際采液也隨之變化,隨著油田開(kāi)發(fā)的進(jìn)一步深入,產(chǎn)液量逐步下降,部分老井機(jī)型偏大,影響系統(tǒng)效率(表1)。壓載荷,還傳遞軸向位移、速度和加速度。抽油桿在井下剛度相當(dāng)?shù)蜁?huì)引起桿柱的彎曲,使桿柱與油管柱產(chǎn)生接觸摩擦,加大懸點(diǎn)載荷,隨抽油桿直徑增加,抽油桿重量增加,其懸點(diǎn)載荷增大,系統(tǒng)能耗加大,系統(tǒng)效率下降(表2)。
表2 不同抽油桿組合對(duì)系統(tǒng)效率影響
3)功率利用率。目前,油田上普遍以游梁式抽油機(jī)為主,由于抽油機(jī)負(fù)載為周期性變化負(fù)載,同時(shí)考慮抽油機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩及峰值電流等因素,投產(chǎn)時(shí)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)往往偏大,產(chǎn)生載荷過(guò)低現(xiàn)象,造成電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率較低。
4)平衡率。當(dāng)抽油機(jī)不平衡時(shí),上沖程中電動(dòng)機(jī)承受著極大的負(fù)荷,下沖程中抽油機(jī)反而帶著電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),從而造成功率的浪費(fèi),降低電動(dòng)機(jī)的效率和壽命。隨著開(kāi)采時(shí)間和井況的變化,抽油機(jī)井的平衡狀態(tài)也隨之變化,抽油機(jī)井系統(tǒng)的平衡度對(duì)抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率影響較大。
1.2運(yùn)行參數(shù)
1) 高沉沒(méi)度。隨著舉升高度的增加,系統(tǒng)效率也增加。當(dāng)下泵深度一定時(shí),隨著舉升高度的增加,而抽油泵的沉沒(méi)度逐漸變小,導(dǎo)致抽油泵的排量系數(shù)下降,使抽油泵產(chǎn)量減少,進(jìn)而影響系統(tǒng)效率的提高。但舉升高度并非越高越好。為了提高系統(tǒng)效率,就必須確定一個(gè)合理的舉升高度,即確定合理的沉沒(méi)度[1]。
2) 高沖速。從表3中可以看出,高沖速井的系統(tǒng)效率略低于低沖速井的系統(tǒng)效率。高沖速井的有功消耗大,參數(shù)匹配不夠合理。因此,針對(duì)這部分井,建議重新匹配抽汲參數(shù),采取換大泵后降參的方法,在保證產(chǎn)量的前提下降低消耗功率,提高系統(tǒng)效率。
表3 不同沖速對(duì)系統(tǒng)效率影響
1)開(kāi)展抽油機(jī)井機(jī)、桿、泵整體工藝參數(shù)優(yōu)化技術(shù)。提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的首要工作是要弄清地下供液能力,搞好供采協(xié)調(diào)和管柱設(shè)計(jì),這是抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的最大影響因素[2]。因此,在確定合理工作參數(shù)的前提下,以降機(jī)型、降低電動(dòng)機(jī)輸入功率或機(jī)采成本為設(shè)計(jì)原則,根據(jù)油井動(dòng)、靜態(tài)參數(shù),應(yīng)用優(yōu)化軟件,對(duì)桿柱組合、沖程、沖速、泵徑及泵掛等工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,提高機(jī)采井系統(tǒng)效率,降低能耗。
2015年,隨檢泵作業(yè)應(yīng)用抽油機(jī)整體工藝參數(shù)優(yōu)化技術(shù)200口井,實(shí)施優(yōu)化后,泵徑增大15口井,泵徑減小7口井,沖速降低67口井,沖程調(diào)大11口井,應(yīng)用小功率低速電動(dòng)機(jī)13口井。對(duì)比162口井?dāng)?shù)據(jù),平均沖速由7.6 min-1調(diào)整為4.8 min-1,平均理論排量由70.9 t/d下降到50.3 t/d,泵效由35.1%提高到55.7%,平均單井產(chǎn)液量增加2.5 t/d,平均單井產(chǎn)油量增加0.2 t/d,平均系統(tǒng)效率由21.06%提高到29.16%,提高了8.1個(gè)百分點(diǎn);綜合節(jié)電率28.78%。
2)提高功率利用率,解決“低、超負(fù)荷”問(wèn)題。針對(duì)電動(dòng)機(jī)裝機(jī)功率不匹配,2015年開(kāi)展了電動(dòng)機(jī)功率調(diào)整實(shí)驗(yàn),避免電動(dòng)機(jī)的“低、超負(fù)荷”現(xiàn)象。2015年共進(jìn)行功率調(diào)整126口井。調(diào)整后,裝機(jī)功率由19.56 kW下降到14.69 kW,功率利用率由14.8%上升到23.51%,系統(tǒng)效率由14.42%提高到15.98%,提高了1.56個(gè)百分點(diǎn)。
3)調(diào)整機(jī)采井平衡。保持合理的平衡是抽油機(jī)井節(jié)能降耗的有效手段,研究新的平衡方式,實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)平衡,使抽油機(jī)井運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的平衡狀態(tài)隨負(fù)載的變化而調(diào)整,從而達(dá)到節(jié)能的目的。2015年,利用各種方法調(diào)平衡1241井次,平均平衡率由76.7%提高到92.1%,平均系統(tǒng)效率由13.21%提高到15.62%,提高了2.41個(gè)百分點(diǎn)。
4)治理高沖速井。因?yàn)楦邲_速對(duì)系統(tǒng)效率有一定的影響。2015年,加大了對(duì)高沖速井治理力度,全年對(duì)286口井進(jìn)行高沖速治理,主要是對(duì)高沖速、高沉沒(méi)度井,及時(shí)換大泵;對(duì)高沖速、沉沒(méi)度穩(wěn)定的井,在保證理論排量基本不變的情況下,隨檢泵作業(yè)放大一級(jí)泵,實(shí)現(xiàn)低沖速運(yùn)行。治理后沖速由原來(lái)的8.2 min-1下降到5.1 min-1,系統(tǒng)效率由12.61%提高到14.82%,提高了2.21個(gè)百分點(diǎn)。
5)治理高沉沒(méi)度井。為了提高有桿抽油系統(tǒng)效率,需確定一個(gè)合理的舉升高度,即保持一個(gè)合理的沉沒(méi)度。在取得真實(shí)液面的基礎(chǔ)上,通過(guò)理論計(jì)算并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐,對(duì)油井的控套壓制度進(jìn)行細(xì)化管理,確保沉沒(méi)度在最佳范圍(260~330 m)內(nèi),提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率。利用舉升高度可以得到動(dòng)液面,進(jìn)而計(jì)算出沉沒(méi)度。因此,采取相應(yīng)的措施,使沉沒(méi)度保持在合理值附近,可使系統(tǒng)效率達(dá)到較高水平。
統(tǒng)計(jì)2015年12月沉沒(méi)度大于或等于300 m的井共有638口,平均系統(tǒng)效率14.45%。若其它生產(chǎn)參數(shù)不變,將沉沒(méi)度大于300 m井的平均沉沒(méi)度降低100 m進(jìn)行計(jì)算,全廠(chǎng)系統(tǒng)效率將達(dá)到16.16%,可提高0.53個(gè)百分點(diǎn)。因此,建議針對(duì)這部分高沉沒(méi)度井,加大提液措施力度,合理匹配抽汲參數(shù),控制合理沉沒(méi)度范圍,提高系統(tǒng)效率。
提高系統(tǒng)效率是一項(xiàng)長(zhǎng)期、基礎(chǔ)、綜合的工作,對(duì)節(jié)約能耗和提高經(jīng)濟(jì)效益有很大好處。從以上分析可以看出,提高系統(tǒng)效率的主要工作是加強(qiáng)管理(技術(shù)管理、生產(chǎn)管理)。技術(shù)管理包括機(jī)桿泵的選擇、地面抽汲參數(shù)的調(diào)整、檢泵作業(yè)、調(diào)平衡及各種節(jié)能設(shè)施的應(yīng)用;各項(xiàng)生產(chǎn)管理工作的好壞直接影響系統(tǒng)效率的高低。為此,要從加強(qiáng)基礎(chǔ)的管理工作做起,努力提高管理水平及系統(tǒng)效率。
[1]范鳳英.提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率技術(shù)[M].北京:石油大學(xué)出版社,2002:32-45.
[2]趙玉波.抽油機(jī)井提高系統(tǒng)效率方法探討[J].石油石化節(jié)能,2011(5):45-47.
10.3969/j.issn.2095-1493.2016.09.017
2016-03-24
(編輯王古月)
謝芳,工程師,2007年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院(石油工程專(zhuān)業(yè)),從事油田機(jī)采井管理等工作,E-mail:cy7xiefang@petrochina. com.cn,地址:黑龍江省大慶市大同區(qū)第七采油廠(chǎng)工程技術(shù)大隊(duì)機(jī)采室,163517。