采油礦降低抽油機(jī)井單耗的控制方法

郭禮強(qiáng)（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

油田開發(fā)進(jìn)入高含水后期，開采的主要對(duì)象是薄差層和難開采的主力油層，低產(chǎn)井?dāng)?shù)逐年增加。目前某采油礦共有油井1134口，其中日產(chǎn)液量低于10 t的井384口，占總井?dāng)?shù)的33.07%，隨著三次加密井投產(chǎn)，低產(chǎn)井?dāng)?shù)還在增加，噸油成本將不斷提高。油田持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)是全面實(shí)施低成本戰(zhàn)略，以機(jī)械采油為主要開采方式的機(jī)采系統(tǒng)成本消耗在總的油田生產(chǎn)成本消耗中占有相當(dāng)大的份額，其中，機(jī)采能耗和井下維護(hù)作業(yè)費(fèi)用占全礦成本消耗的80%以上。因此，須制定高成本低效區(qū)塊綜合治理措施來降低抽油機(jī)井單位操作成本。

1 能耗現(xiàn)狀及原因分析

某采油礦2016年測(cè)試抽油機(jī)井746口，平均系統(tǒng)效率23.5%，機(jī)采單耗7.02 kWh/t，其中系統(tǒng)效率小于15%的井有352口，機(jī)采單耗10.02 kWh/t。抽油機(jī)井電動(dòng)機(jī)利用率低，能耗偏高，節(jié)能降耗的空間較大。分析認(rèn)為，提高抽油機(jī)設(shè)備運(yùn)行效率，合理優(yōu)化抽汲系統(tǒng)是降低全礦機(jī)采系統(tǒng)單耗的工作重點(diǎn)。

2 節(jié)能措施及效果

從設(shè)備匹配、抽汲參數(shù)和生產(chǎn)管理等幾方面對(duì)全礦在用抽油機(jī)井開展全面調(diào)查。發(fā)現(xiàn)影響因素中抽汲參數(shù)不合理占58.13%，設(shè)備匹配不合理占21.39%。重點(diǎn)分析這部分井的高能耗原因，確定高成本低效區(qū)塊，并采取針對(duì)性的節(jié)能降耗措施。

2.1 設(shè)備匹配

2.1.1 合理匹配抽油機(jī)機(jī)型

當(dāng)機(jī)型偏大時(shí)，減速箱軸承和齒輪承受的負(fù)荷大，摩擦損失大，無效功率損失大，單耗高。抽油機(jī)載荷利用率越小，無效功損失占消耗功率的比例越大，抽油機(jī)總體應(yīng)用水平越低。對(duì)于地層供液能力不強(qiáng)的抽油機(jī)井，因設(shè)備因素參數(shù)無法調(diào)整，會(huì)導(dǎo)致低沉沒度、低泵效，抽油泵充滿程度低，此時(shí)，系統(tǒng)容積、水力和摩擦功率消耗相對(duì)較大，無效功消耗大，造成單耗高。因此，對(duì)運(yùn)行年限長(zhǎng)、磨損嚴(yán)重、淘汰機(jī)型進(jìn)行更新，負(fù)荷偏大與偏小的抽油機(jī)大小互換，累計(jì)調(diào)整抽油機(jī)42臺(tái)。

對(duì)機(jī)型偏大井治理后，平均額定載荷降低40 kN，平均載荷利用率提高23.88個(gè)百分點(diǎn)，平均單耗降低2.16 kWh/t，平均消耗功率減少2.0 kW，平均節(jié)電率20.83%（表1）。

2.1.2 應(yīng)用節(jié)能配電裝置

當(dāng)電動(dòng)機(jī)額定功率偏大時(shí)，電動(dòng)機(jī)熱損失和機(jī)械損失大，無效功率損失大，單耗高[1]。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)兩種情況開展節(jié)能降耗工作：

1）對(duì)于日產(chǎn)液量低，地面參數(shù)受熱洗條件限制無法進(jìn)一步調(diào)小，泵效偏低的抽油機(jī)井應(yīng)用雙速電動(dòng)機(jī)36臺(tái)，在滿足油井熱洗排量的條件下，調(diào)小沖速，提高泵效和電動(dòng)機(jī)功率利用率。平均單耗降低1.95 kWh/t，平均消耗功率減少0.95 kW，平均節(jié)電率17.93%（表2）。

2）對(duì)于裝機(jī)功率大，功率利用率低的抽油機(jī)井應(yīng)用永磁電動(dòng)機(jī)65臺(tái)，在保證抽油機(jī)正常運(yùn)行的前提下，降低電動(dòng)機(jī)裝機(jī)功率，提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率[2]。平均電動(dòng)機(jī)功率降低13.14 kW，平均單耗降低1.83 kWh/t，平均消耗功率減少2.68 kW，平均節(jié)電率24.79%。

表1 抽油機(jī)機(jī)型偏大井措施前后節(jié)能效果統(tǒng)計(jì)

表2 節(jié)能配電裝置前后節(jié)能效果統(tǒng)計(jì)

3）應(yīng)用具有無功補(bǔ)償功能的星角轉(zhuǎn)換節(jié)能配電箱63臺(tái)，大功率狀態(tài)下啟動(dòng)，小功率狀態(tài)時(shí)運(yùn)行，提高電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行效率[3]。平均單耗降低1.12 kWh/t，平均消耗功率減少1.27 kW，平均節(jié)電率18.19%。

2.2 抽汲參數(shù)

2.2.1 優(yōu)化匹配地面參數(shù)

依據(jù)理論分析，在泵徑、沖程和沖速中對(duì)單耗影響最大的是沖速，單耗與沖速的平方呈正相關(guān)關(guān)系。調(diào)查發(fā)現(xiàn)部分井是沖程、泵徑偏小，沖速偏高，使抽油桿彈性變形損失、慣性載荷增加，電量增加幅度大于液量增加幅度，導(dǎo)致單耗升高。因此，在分析抽汲參數(shù)對(duì)單耗的影響時(shí)，以沖速為重心，按照“長(zhǎng)沖程、大泵徑、低沖速”的總體原則，同時(shí)結(jié)合其他相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)抽汲參數(shù)進(jìn)行合理匹配，使得能耗和單耗最低[4]。

針對(duì)沉沒度、泵效都在合理區(qū)范圍，沖速高而沖程有調(diào)大余地的高單耗抽油機(jī)井，采取調(diào)大沖程、調(diào)小沖速措施。調(diào)大沖程、調(diào)小沖速前后，平均沖程增加0.7 m，沖速降低1.7 min-1，平均泵效提高2.4個(gè)百分點(diǎn)，單耗降低0.8 kWh/t，消耗功率減少0.48 kW，平均節(jié)電率5.74%（表3）。

針對(duì)沉沒度低、泵效低、地面參數(shù)已調(diào)至最小單耗仍然偏高抽油機(jī)井，采取間抽措施。間抽前后，平均沉沒度增加131.1 m，泵效增加10.9個(gè)百分點(diǎn)，單耗降低7.6 kWh/t，消耗功率減少1.06 kW，平均節(jié)電率22.08%（表4）。

2.2.2 優(yōu)化抽汲參數(shù)

井下設(shè)備參數(shù)的調(diào)整只能在檢泵時(shí)進(jìn)行，按照降能耗從源頭抓起的思路，某采油礦引進(jìn)抽油機(jī)井能耗最低軟件，對(duì)出現(xiàn)的每一口泵況變差上報(bào)井進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從功率輸入最低和成本最低兩方面綜合考慮，進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。針對(duì)正常生產(chǎn)時(shí)沉沒度高、泵效高、沖速高的高單耗抽油機(jī)井，應(yīng)用軟件成功優(yōu)化抽汲參數(shù)。優(yōu)化前后進(jìn)行了能耗測(cè)試對(duì)比，效果顯著，平均泵徑增加6.9 mm，沖速降低1.7 min-1，平均單耗降低3 kWh/t，平均消耗功率減少1.73 kW，平均節(jié)電率24.2%（表5）。

表3 調(diào)大沖程、調(diào)小沖速措施前后節(jié)能效果統(tǒng)計(jì)

表4 間抽措施前后節(jié)能效果統(tǒng)計(jì)

表5 抽油機(jī)井檢泵優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)施效果統(tǒng)計(jì)

3 結(jié)論

1）優(yōu)選舉升方式和節(jié)能型設(shè)備，可以從源頭上杜絕設(shè)備匹配不合理現(xiàn)象的發(fā)生，減少無效功損耗，降低單耗。

2）從日常管理和檢泵作業(yè)兩個(gè)時(shí)期對(duì)各項(xiàng)抽汲參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，能夠有效降低機(jī)采系統(tǒng)單耗。

[1]楊柳，劉興嶺，任春祥，等.抽油機(jī)節(jié)能的有效手段[J].石油石化節(jié)能，2009（2）：28-30.

[2]陳溪.抽油機(jī)井電動(dòng)機(jī)匹配功率裕量分析[J].石油石化節(jié)能，2012，2（7）：47-49.

[3]尹喜勇，張志超，羅蘭強(qiáng)，等.節(jié)能降耗技術(shù)在抽油機(jī)井的應(yīng)用[J].采油工程，2002（1）：39-44.

[4]何繼峰.抽油機(jī)井高能耗原因及降耗措施應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能，2013，3（6）：39-40.

新疆石西油田