优化参数提高抽油机井系统效率措施探讨.doc
薛成发
[摘 要]抽油机井通过抽吸参数优化、杆管泵优化、平衡优化、合理匹配电机、应用高效电机及加强抽油机井生产管理等工作，使地面系统效率和井下系统效率都获得提高，平均系统效率由27.8%提高到目前的30.46%。产液平均单耗11.96kw.h/t下降至10.93kw.h/t。
[关键词]系统效率；电机功率；高效电机；抽油机平衡
中图分类号：TE355.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）24-0078-01
一、合理匹配电机功率
电动机是油田抽油机井的主要动力设备，机采系统的耗电量最终也体现在电动机耗电上。所以对电机的节能效果的要求越来越高，电动机及其相关改造是提高机采系统效率项目中不可回避的问题。电机的负载率及其特征曲线见图1，由图1可知，电机的负载率及功率因数越低，电动机的效率越低。统计的178口电机中，电机功率利用率20%以下的油井有56口，占总数的32%。对电机匹配不合理情况，近年来，对部分75kW、55kW电机，功率因数小于0.3的油井，实施更换小电机107口，累计降低额定装机功率2050kW。功率因数平均提高0.11。通过对比检测结果，平均有功节电率3.09%，平均无功节电率30.73%，平均综合节电率7.3%。
1.1 应用高效电机
根据抽油机的工作特性，节能电动机要具有以下特点：在较宽的载荷率下工作效率较高，在低负载率时效率较高；电动机的机械特性应该与抽油机的工作要求相匹配，一般认为特性较软对抽油系统有利；要有一定承受过载的能力；启动扭矩要大；应用超高转差率电机和抽油机专用永磁同步电动机是一个很好的选择。应用永磁同步电动机对比测试结果：平均有功节电率达6.01%，平均无功节电率达93.38%， 平均综合节电率达19.98%，平均系统效率提高2.26%。
1.2 优化抽油机平衡，提高效率
（1）抽油机运行不平衡，会造成电动机运行电流和功率因数波动过大，甚至造成电动机在冲程某一阶段出现做负功现象，造成电耗损失，因此，根据油井负荷变化进行动态管理，使油井平衡率保持在80%以上。平衡调整前后有功功率的变化，见图2，由图可知，调整后基本消除了电机发电现象。实施调平衡措施121井次，通过对部分井的现场随机抽查，平均有功节电率5.89%，平均系统效率提高1.84%。
（2）引进功率法調平衡技术。目前我们平衡的判断标准是通过电流法判断，但根据理论研究资料和我们的测试实践，电流平衡的抽油机并不一定能耗最低，如果以抽油机的能耗最小作为抽油机平衡最佳的判断标准，则上、下冲程电机消耗功率应该相等，一般来说每口井都有节电的平衡度最佳点，通过功率法调平衡以达到最佳的节能效果。
1.3 强化抽油机设备的管理
（1）加强传输皮带松紧管理。皮带的松紧与系统效率有一定的关系，合理调整皮带松紧是提高系统效率的一个方面。
（2）抽油机、电机皮带轮四点一线调整。部分抽油机、电机皮带轮没有达到四点一线，造成皮带摩擦损耗增大，传动效率降低。近年来进行驴头对中调整166井次。
（3）更换变速箱。变速箱好坏是影响地面系统效率的重要因素之一，目前运行的抽油机大部分运行15年以上，变速箱磨损严重。运行状态良好的变速箱传动效率可达92%以上，但齿轮、轴承严重磨损的变速箱传动效率将很低。近年来更换磨损严重的变速箱7台，通过对比检测结果，平均有功节电率8.77%，平均系统效率提高3.56%。
（4）抽油机校偏。抽油机井基础不平，振动严重等不仅是设备安全运行的要求，也是影响机采系统效率的一个方面，近年来进行校偏调整136井次，通过对比检测结果，取得了一定的节能效果。
（5）抽油机保养。紧固、润滑、调整等地面管理工作都是提高地面系统效率的重要方面。严格按照抽油机一保、二保的操作规程保养抽油机，将地面系统效率保持在一个较高的水平。
1.4 降低油井负荷，提高机采系统效率
（1）优化沉没度。根据油井沉没度的研究，合理沉没度300～500m的油井有132口，沉没度500～900m的油井有121口，这些油井都可以通过上提泵挂降低悬点载荷，降低电机负荷。近来年对沉没度大于600m的油井实施上提泵挂措施，对比检测结果，平均上提泵挂279m，平均日产液量基本保持不变，平均有功节电17.52%，平均系统效率提高5.26%。
（2）优化参数匹配。在相同的理论排量下，抽吸参数（泵径、冲程、冲次、沉没度）不同，电机的负载率则不同，通过优化抽吸参数，可以降低电机负荷。共实施优化参数匹配43井次，对比检测结果，优化前后产液量基本不变，平均有功节电率12.14%，平均系统效率提高5.73%。
（3）油井结蜡会造成摩擦阻力增加，负荷增大，实施防蜡技术，可以降低抽油机的负荷。
（4）抽油机井杆管优化设计。通过抽油井杆管优化组合可以降低悬点载荷。近三年来，我们加强对井下管杆优化设计，每口油井分析其躺井原因，研究措施，制订井下杆管优化设计方案，取得了很好的效果。
（5）加强盘根盒松紧管理，提高盘根盒效率。
（6）低能低效井优化生产时间。目前，日产液量低于10m3/d的油井共计93口井，供液严重不足，泵效很低，造成了电能的极大浪费，为提高泵效，降低能耗，共实施间歇开抽97井次，前后对比检测结果，平均日产液基本保持不变，平均单井泵效提高10.83%，单井平均日节电99.1KW.h，实施油井有功节电率38.57%，平均提高系统效率3.18% 。
（7）油管锚定，减少冲程损失。部分油井，由于泵挂深，负荷大，振动载荷及冲程损失都较大，针对这一情况，实施油管锚定技术，取得很好的效果。实施油管锚38井次，对比检测结果，平均有功节电率7.86%，平均泵效提高5.75%，平均系统效率提高2.38%。
二、应用效果
合理匹配电机功率；应用高效电机；优化抽油机平衡；强化抽油机设备管理。可提高系统效率。在研究应用过程中形成的配套技术对今后提高油田开发效果仍将起到重要的作用。机采系统效率是反映机采管理水平的一个重要指标。
三、结论和认识
（1）提高机采系统效率工作涉及地面、油藏、井筒、地层等多个环节，工作的开展需要技术生产管理多方面配合。
（2）通过开展机采系统参数优化工作，优化匹配高效电机，低效井治理、抽油机井的科学管理等，是能够提高系统效率，达到节能降耗，降低采油成本的目的。
（3）加强抽油机井的基础管理工作是提高系统效率的一个重要方面。
参考文献
[1] 罗英俊.采油技术手册[M].北京：石油工业出版社，1990.
