系统优化与调整提高机采效率
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作者: 张波
【摘 要】机械采油设备动力不匹配，高耗能设备，油井生产参数不合理，系统优化措施落实不到位，是导致油井系统效率低主要因素。系统优化与调整是提高油井系统效率的重要途径。
【关键词】抽油机 系统优化 技术改造 系统效率
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-230-01
1 生产系统现状
选取抽油机械种类较多的区域为研究对象。包括游梁式抽油机、螺杆泵、皮带式抽油机等。有杆泵井在用普通电动机占在用电动机总数55.5%；从机采现状来看，游梁式抽油机占60%以上，且老化较严重，普通电机占一半以上的比例，设备陈旧磨损严重，耗能较高。油井生产参数不够合理，系统优化措施不到位，管理存在漏洞，导致平均系统效率低。
2 机采系统节点分析
2.1 机采系统能源消耗因素分析
A、地面因素分析：（1）井口：抽油机基础下陷井口不对中，造成偏磨，增加抽油机的负荷，还容易造成断光杆，井口盘根盒过紧，也会增加抽油机负荷，从而增加油井电量。（2）回压：油稠含水低、，流动速度慢，回压增高。增加了驴头的悬点负荷。（3）减速箱：抽油机减速箱机油不合格，润滑不好，导致传动效率低，能耗增大，存在异响，说明内部有损坏，齿轮啮合不好，造成能耗增大。减速箱轴承润滑不好，扭矩增大，造成电机耗电量高。（4）四连杆：四连杆机构各部位的轴承润滑要达到要求，连杆长度要一致，抽油机剪刀差要符合要求。（5）皮带及四点一线：皮带松紧、数量及质量达不到要求，皮带的传动效率低，增加电机的负荷，皮带的单根和连带情况也不同程度的影响传动效率。（6）自控箱：无电容补偿或补偿不够和补偿过量都会导致功率因数低。（7）电机：1）电机耗电首先取决于负载大小，即驴头负荷及各系统的传动效率；2）功率因数的大小即电机与负载的匹配关系与负载的平衡状况 。3）电机有功功率的大小也是影响电机功率利用率的主要因素，4）电机输入端的电压和电流的高低也直接影响电机的功率。5）电机的转数损失的大小也是影响电机功率的因素，6）抽油机不平衡，电机上下行电流差别很大，造成单井耗电量增加。7）电机三角型运转的电流是星型运转的1.72倍，在其他条件不变的情况下，耗电量也会增加0.72倍，所以星型运转比三角形运转省电。8）节能电机的使用可明显降低电机耗电量。（8）毛辫子：毛辫子断股或打扭，造成两根毛辫子受力不均匀，驴头载荷增加，或造成井口偏磨，增加电机能耗。（9）电网：电网是整个用电设备的枢纽，影响系统效率的因素是电流的大小及线路损耗，保证系统电压的稳定性，合理匹配自控箱电容并更换节能自控箱，减少无功损耗。（10）动力线：动力线要按要求连接，电缆不能过长，增加电阻率，增加能耗。（11）生产参数：生产参数要达到合理的规范内，对于泵不存在问题的井，泵效小于50%和大于100%的可适当降低生产参数。B、地下因素分析：⑴杆泵组合：泵在油井中的下入深度，是选择抽油机和抽油杆的主要依据。也是使抽油井在合理的压差下生产，达到既不破坏油层的岩石结构，又能高产的目的。⑵沉没度：沉没度的大小决定油井生产是否做正功。沉没度大，杆、管弹性伸缩，泵的冲程损失大。一般考虑沉没度300-400米，⑶出砂：油井出砂严重，防砂失败，泵筒内的砂增加了活塞与泵筒的摩擦阻力，增加驴头负荷，电耗增加。
2.2 系统节点潜力分析
为摸清机采系统能源利用状况，按照节点分析的方法，通过对部分油井进行分节点测试统计分析，能源消耗流分布及潜力情况。从能源流向分析可以看出，抽油机、电机、杆管泵以及变压器是能耗的关键节点。
2.3 存在问题
A、井下部分的问题：（1）地层能量低、泵效低、损失大。高青油田已进入高含水开发的后期，注入水地层串通现象严重，油井的含水率已经达到极限程度，抽油设备存在无功运转现象。（2）油井井筒工艺系统不优化：泵型、泵径、杆管组合需完善。B、地面部分。（1）抽油设备老化严重，节能设备应用比例依然偏低，导致系统效率降低。（2）淘汰及修复电机的重复使用，电机功率因数偏低。增加了电能消耗。部分油井由于地层供液能力差，造成抽油泵排量系数达不到标准，致使机采系统效率降低。
3 节能设备在生产中的应用和评价
针对机采系统针对抽油机电机配备功率过大，电机效率低、能源消耗高等现象，以供电线路为载体，降低线路网损为基准、提高供电质量为目标，推广永磁电机、智能节能控制柜，变频器调速新技术，螺杆泵采油技术，通过现场跟踪检测和对比分析，经过现场的运行实践和跟踪测试分析，该系统推广应用永磁电机、皮带机、智能式及变频控制柜、螺杆泵技术、等节电效果比较好、运行质量比较可靠，宜于推广。
4 技术措施
4.1实施产液结构调整，降低产油能耗。建立实施特高含水井月度分析机制，每月逐口井从井网、注采关系、注采比、综合效益等方面论证、分析，提出综合治理建议，实施小幅度调参降液，降低低效循环。实施注水结构调整，提高有效注水，协调注采关系，恢复地层能量，从源头上治理高单耗、低效率井。
4.2实施节能技术优化改造，提高能源利用效率。优化泵型、泵径、杆管组合，提高井筒效率。充分利用油井生产参数优化软件，对每口井进行优化设计，寻找泵型泵径、杆管组合最佳优化方案，使油井生产参数保持中在良好的区域运行。优化生产参数，提高工况合格率.
4.3推进节能技术的应用，优化地面设备匹配，提高地面设备运行效率。根据目前抽油机油井现场电动机配置情况调查分析，按照油井的运行参数现场需求优化设备。推广节能永磁电机节电技术。当油井抽油泵排量系数小于0.4时，抽油机井应降低冲次运行，采用变极多速电动机、超高滑差电动机。油井抽油机冲次大于0.5次/分钟、小于2次/分钟时，可优先选用变极多速电动机。
4.4加强机采系统细化管理、优化系统运行效率
（1）做好日常升温降压工作，调整好井口盘根的松紧度。（2）对基础下陷造成井口偏磨的抽油机及时进行调整。按时测电流及时调整抽油机平衡。（3）按时清洗减速箱机油，保证其运转良好，减少磨损。（4）及时标定两连杆长度和测定剪刀差并及时汇报调整（5）皮带松紧合适，调整好四点一线，提高传动效率。（6）定期检查保养电控柜，及时检测电容完好情况确定合理的电容容量。（7）根据机型匹配合适功率的电机，保证需用电机性能良好，功率因数高。（8）合理匹配自控箱电容并更换节能自控柜，减少无功损耗，保障电网系统电压的稳定性。（9）根据油井的产液状况调整合适的生产参数，以减少能耗。
5 效果评价
实施整体节能技术改造后，机采系统效率提高了0.85个百分点，提液用电单耗由原来的8.23 kwh/吨液降到8.15 kwh/吨液。随着油田开发时间的延长，油井的生产能力在减弱，设备运转效率逐步降低，需要采取动态的方法不断地进行分析，发现生产中存在的问题并及时采取措施，保证生产系统始终保持良好的运行状态，为油田生产创造更大的效益。
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