劉燕 楊青 劉少楠

摘 要：油井系統(tǒng)效率影響因素分為地下和地上部分。本文借鑒系統(tǒng)工程理論，吸收節(jié)點(diǎn)管理方法，以深化點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的過(guò)程控制為主線(xiàn)，以追求抽油機(jī)井系統(tǒng)效率最大化為目標(biāo)，對(duì)影響抽油機(jī)井能耗效率的盤(pán)根、皮帶、電動(dòng)機(jī)、四連桿、抽油機(jī)、桿、泵等關(guān)鍵要素節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行針對(duì)性分析研究和改進(jìn)加強(qiáng);并通過(guò)優(yōu)化工作制度、應(yīng)用節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品，尤其是完善各節(jié)點(diǎn)節(jié)能管理標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)能操作方法、節(jié)能工作制度和節(jié)能考核手段，實(shí)現(xiàn)以基層管理帶動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果、效益最大化。

關(guān)鍵詞：油井;系統(tǒng)效率;節(jié)點(diǎn)管理;分因素控制;優(yōu)化策略

采油廠(chǎng)以抽油機(jī)井系統(tǒng)效率最大化為目標(biāo)，吸收節(jié)點(diǎn)管理方法，對(duì)影響抽油機(jī)井能耗效率的盤(pán)根、皮帶、電動(dòng)機(jī)、四連桿、抽油機(jī)、桿、泵等關(guān)鍵要素節(jié)點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性分析研究和改進(jìn)加強(qiáng)。精細(xì)研究各節(jié)點(diǎn)最佳操作法，率先形成節(jié)能操作標(biāo)準(zhǔn);調(diào)整優(yōu)化抽油機(jī)井工作制度，因地制宜完善節(jié)能管理方法;嚴(yán)格規(guī)范各節(jié)點(diǎn)節(jié)能過(guò)程管理，有效建立節(jié)能動(dòng)力機(jī)制。

1.節(jié)點(diǎn)管理法的產(chǎn)生背景

抽油機(jī)井節(jié)能在能耗成本中占舉足輕重的地位。抽油機(jī)井節(jié)能還有較大潛力。從采油廠(chǎng)調(diào)查井?dāng)?shù)據(jù)顯示，選取系統(tǒng)效率為30%和50%的界限進(jìn)行分級(jí)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)效率在兩者之間的井占39.19%，比例較大;系統(tǒng)效率低于30%的井占49.37%，是開(kāi)展節(jié)能工作的重點(diǎn)。抽油機(jī)井節(jié)能具有良好的內(nèi)外部條件。節(jié)能管理水平盡管不斷提高，但在系統(tǒng)性和精細(xì)化上還有很多需要改善。近年來(lái)，節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品層出不窮，抽油機(jī)自動(dòng)平衡改造、混磁電動(dòng)機(jī)、智能伺服控制等技術(shù)逐步成熟，效果好，具備規(guī)模推廣的價(jià)值，目前還有23%井適合應(yīng)用這些節(jié)能技術(shù)進(jìn)行改造。同時(shí)，在用的還有提升空間，還可以結(jié)合外部節(jié)能管理的實(shí)踐，通過(guò)進(jìn)一步細(xì)化、創(chuàng)新，加以借鑒應(yīng)用，會(huì)起到非常好的效果。

2.節(jié)點(diǎn)管理法的概述

常規(guī)游梁式抽油機(jī)井影響效率的能耗節(jié)點(diǎn)分為地下、地上兩大部分。其中：地面部分耗能節(jié)點(diǎn)有電動(dòng)機(jī)、皮帶、四連桿、減速箱、盤(pán)根;地下部分耗能節(jié)點(diǎn)有抽油泵、抽油桿、井下管柱。各節(jié)點(diǎn)能耗損失占整體的比例：電動(dòng)機(jī)損耗約占30%，皮帶損耗約占5%，四連桿機(jī)構(gòu)損耗約占5%，減速箱損耗約占10%，盤(pán)根損耗約占5%;抽油泵損耗占15%，抽油桿損耗約占20%，井下管柱損耗占10%。

3.節(jié)點(diǎn)管理成果的主要做法

3.1精細(xì)研究各節(jié)點(diǎn)最佳操作法，率先形成節(jié)能操作標(biāo)準(zhǔn)

遵循優(yōu)化調(diào)整、提高效率原則，先后進(jìn)行了“抽油機(jī)井盤(pán)根松緊度、皮帶松緊度、平衡率與能耗關(guān)系試驗(yàn)”，避免以往采油工現(xiàn)場(chǎng)操作“依經(jīng)驗(yàn)、憑手感”調(diào)節(jié)等情況?？偨Y(jié)出不同盤(pán)根松緊度、皮帶松緊度、平衡率與能耗變化規(guī)律，找到最合理的調(diào)整實(shí)施界限，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，使各節(jié)點(diǎn)達(dá)到最節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)。

3.1.1盤(pán)根松緊度最佳操作法

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選取泵況正常、盤(pán)根完好的抽油機(jī)井。以A井為例，利用扭矩扳手調(diào)節(jié)盤(pán)根松緊度，應(yīng)用CDY-CA型抽油機(jī)井電動(dòng)機(jī)多參數(shù)數(shù)顯測(cè)試儀具體量化成扭矩值的方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。為了找到最佳節(jié)能操作合理區(qū)，直觀地研究和分析盤(pán)根松緊度對(duì)能耗影響的變化規(guī)律，以抽油機(jī)盤(pán)根最松狀態(tài)（盤(pán)根發(fā)出輕微刺刺聲響，但是不跑油）為起點(diǎn)，逐漸擰緊盤(pán)根。在盤(pán)根最松擰到最緊（光桿發(fā)燙，用手轉(zhuǎn)不動(dòng)盤(pán)根）過(guò)程中，每轉(zhuǎn)相同0.5圈數(shù)為1個(gè)測(cè)試點(diǎn)，選取6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，記錄這些點(diǎn)的有功功率（每點(diǎn)測(cè)試時(shí)間不得小于3 min），測(cè)得能耗變化曲線(xiàn)（圖1）。

通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)得出：從節(jié)能角度出發(fā)，盤(pán)根調(diào)整到不漏油最松狀態(tài)下最節(jié)能;但從環(huán)保和管理角度出發(fā)，最松狀態(tài)下抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中由于盤(pán)根損耗，短時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)漏油情況，不利于環(huán)保，而且不易管理，過(guò)多增加現(xiàn)場(chǎng)工人勞動(dòng)。為此，確定盤(pán)根松緊度的節(jié)能操作標(biāo)準(zhǔn)為：盤(pán)根盒應(yīng)不刺不漏，光桿不發(fā)熱;盤(pán)根調(diào)整至不漏油最松狀態(tài)下緊1-1.5圈（30-50 N？m）左右，此時(shí)抽油機(jī)理論上達(dá)到最佳節(jié)電和管理效果。僅做好此項(xiàng)工作，抽油機(jī)井單井日節(jié)電4.2 kWh。

3.1.2皮帶松緊度最佳操作法

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選取泵況正常、皮帶完好的抽油機(jī)井。以B井為例，利用皮帶漲緊裝置調(diào)節(jié)皮帶松緊度，應(yīng)用CDY-CA型抽油機(jī)井電動(dòng)機(jī)多參數(shù)數(shù)顯測(cè)試儀具體量化成力量大小的方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。以抽油機(jī)井電動(dòng)機(jī)皮帶最松狀態(tài)（不打滑、皮帶抽打狀態(tài)）為起點(diǎn)，逐漸上緊皮帶，每隔4mm確定1個(gè)測(cè)試點(diǎn)，根據(jù)數(shù)據(jù)變化分析皮帶松緊度對(duì)抽油機(jī)井能耗影響，測(cè)得能耗變化曲線(xiàn)（圖2）。

通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)得出：由于傳動(dòng)過(guò)程中滑動(dòng)摩擦損失的存在，皮帶從最松到最緊，有功功率先下降到最低后逐步上升。本著耗電量最低的原則，確定皮帶松緊度的節(jié)能操作標(biāo)準(zhǔn)為：電動(dòng)機(jī)皮帶輪與減速箱皮帶輪四點(diǎn)成一線(xiàn);在安裝抽油機(jī)緊帶裝置的前提下，以抽油機(jī)井皮帶不打滑為最松點(diǎn)，調(diào)整電動(dòng)機(jī)移動(dòng)距離，使皮帶適當(dāng)繃緊，根據(jù)井的實(shí)際情況，最佳能耗緊皮帶力為15～20 N。僅做好此項(xiàng)工作，抽油機(jī)井單井日節(jié)電3.3kWh。

3.1.3四連桿平衡率最佳操作法

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選取泵況正常的抽油機(jī)井。以B井為例，應(yīng)用CDY-CA型抽油機(jī)井電動(dòng)機(jī)多參數(shù)數(shù)顯測(cè)試儀，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試抽油機(jī)井在不同平衡率工作狀態(tài)下的能耗值，由工作能耗值確定抽油機(jī)井最佳能耗平衡率。試驗(yàn)平衡率為70%～120%，試驗(yàn)點(diǎn)波動(dòng)為5%～10%，調(diào)整后運(yùn)行30min錄取數(shù)據(jù)（圖3）。

通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)得出：抽油機(jī)井平衡率在90%～100%之間能耗最低，80%以下、110%以上能耗高。因此，平衡率的節(jié)能操作標(biāo)準(zhǔn)確定為平衡率控制在90%～100%之間，以100%為最佳。

通過(guò)推行這一標(biāo)準(zhǔn)，全廠(chǎng)抽油機(jī)平衡率提高1.9個(gè)百分點(diǎn)，單井日節(jié)電4.4kWh。此外，還深入研究了與這七個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的一些技術(shù)，如套壓、沉沒(méi)度等標(biāo)準(zhǔn)，并最終形成一套抽油機(jī)井系統(tǒng)效率能耗節(jié)點(diǎn)控制標(biāo)準(zhǔn)，匯編成《某采油廠(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)能耗節(jié)點(diǎn)工作手冊(cè)》，這在油田具有先導(dǎo)性意義。

3.2調(diào)整優(yōu)化抽油機(jī)井工作制度，因地制宜完善節(jié)能管理方法

采油廠(chǎng)的特點(diǎn)是油層好、產(chǎn)量高、初期裝機(jī)功率大，隨著產(chǎn)液及工況的不斷變化，產(chǎn)量遞減加速，使原設(shè)計(jì)裝配的電動(dòng)機(jī)功率與實(shí)際所需功率偏差較大，功率過(guò)剩造成的能耗損失越來(lái)越大，只要改變?cè)械墓ぷ魉悸?，在能力匹配上追求更加?xì)化，就會(huì)挖掘很大潛力。以合理裝機(jī)功率、節(jié)能降耗的指導(dǎo)原則，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)能耗測(cè)試數(shù)據(jù)，針對(duì)功率利用率低于20%的抽油機(jī)井，采取“一換三”，即用“永磁電動(dòng)機(jī)→普通45 kW→普通55 kW→普通75 kW”電動(dòng)機(jī)進(jìn)行逐級(jí)替換，實(shí)現(xiàn)回收期縮短為原來(lái)的三分之一。同時(shí)兼顧長(zhǎng)期有效保持電動(dòng)機(jī)匹配效果，針對(duì)電動(dòng)機(jī)合理匹配井實(shí)行“能耗長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)，結(jié)合生產(chǎn)定期二次調(diào)整”。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫長(zhǎng)春.采油隊(duì)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)化管理實(shí)踐[J].石油石化節(jié)能.2016，4（5）：41-43.