提高机采系统效率的措施及效果分析
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摘要：机采井的系统效率是机采井能源利用水平的主要指标。本文从抽油井供排关系方面分析了影响系统效率的主要影响因素，通过应用节能减速装置、电泵转抽等措施提高了机采井的系统效率，对油田开发节能降耗具有一定的借鉴作用。
关键词：有杆泵 系统效率 沉没度 泵效
0 引言
我国油田常用的机械采油方式为有杆抽油、潜油电泵抽油和螺杆泵抽油等，在我国9万多口机采井中，有杆抽油井约占90%。因此，研究有杆抽油系统效率提高的方法，并大力推广配套节电产品，应用新技术、新工艺，对于提高系统效率，节约电费开支具有重要意义。
机采井的系统效率是机采井能源利用水平的主要指标。对以机采井为主要生产方式的油田而言，实现降本增效的一个重要的途径就是提高机采井的系统效率。国内外研究资料表明：抽油机井系统效率的理论上限为49%，理论下限41%。通过应用节能减速装置、电泵转抽、参数优化，合理沉没度等措施提高了机采井的系统效率。对油田节能降耗具有一定的借鉴作用。
1 影响机采系统效率的主要因素
抽油机井能量传递分为地面和地下多个环节，以光杆悬绳器为界，可将系统分为地面和井下两部分．地面部分又可细分为电机、减速箱及皮带、四连杆四环节．井下部分可细分为密封盒、抽油杆、抽油泵、管往四部分，地面井下共八部分，抽油机井系统的功率损失分布于8个环节之中。
孤岛采油厂孤四经营管理区重点从供排关系方面分析影响系统效率的主要因素。由于油田构造的复杂性、地层的非均质性和污染程度的不同，往往不能准确地预测油井产能。有些油井受注采关系的影响，投产后能量下降很快；有些井注水见效，产能又有所回升。这些动态变化都造成了一些油井供排关系的不协调，出现高沉没度或供液不足的现象，很大程度上影响着油井机采系统效率。
1.1高沉没度造成机采系统效率低
对于供液能力充足的井，如果参数过低，会造成油井沉没度高、生产压差小、动液面上升，影响产液量，2012年对孤四经营管理区对15口沉没度超过400 m的抽油井进行了测试，平均系统效率为35.4％，其中12口井采取了提液措施，平均系统效率则达到了44.6%。因此，无论从挖潜增油还是从提高系统效率的角度讲，高沉没度井实施有效提液都很有必要。
1.2供液不足造成系统效率低
供液不足是指油井抽汲参数过高、泵径偏大、泵挂较浅或采油方式欠合理。油井供液不足生产时，沉没度相对较低，深井泵沉没压力过小，造成泵的充满系数过低，泵效降低。泵效的降低直接导致系统有效功率降低，参数过高导致系统能耗增加，这些都会降低油井系统效率。供液不足井主要原因表现在以下方面：
（1）机型过大，部分井由于产量预测偏高或产量递减谏度快，出现“大马拉小车”的现象，使设备使用效率降低。因为机型越大，其内部结构越大，相应的轴承损失、齿轮损失以及组件变形损失也越大。在低产量井上，产液量与机型不匹配，会造成过多能量浪费。
（2）冲次过高，一些由于产量递减快，泵径小，或者是由于动力设备性能的限制不能满足下调要求，造成冲次过高。在相同液量及扬程条件下，冲次过高，系统能耗就会增加，因为冲次增高杆柱的摩擦载荷、振动载荷，设备的机械损耗都会增加，引起系统效率的降低。
（3）油层埋藏深，深抽力度小，这些井表现为泵径大、泵深浅，造成供液不足，使油井产能得不到充分发挥，有效扬程小，系统效率低。深抽工艺由于受抽油机悬点负荷和抽油杆强度的制约，下泵深度受到一定的限制，难以满足合理沉没度需要。
另外，油井深抽力度大时，冲程损失增加过大而达不到增产目的。通过合理增加泵深，减少冲程损失，满足沉没度要求，可以提高泵效，增加有效功率。
（4）采油方式不合理造成能耗高，系统效率低。油田一些电泵井由于供液不足，造成产量下降。测试表明8口电泵井平均系统效率仅为9.1%
（5）普通电机转速高，不能满足供液不足井下调冲次要求，导致系统能耗高。一些井供液不足而仍然维持高冲次生产，造成机采系统能耗高，系统效率低。
2 提高机采系统效率的措施及效果
2.1对供液不足并提高系统效率
供掖不足井一般为参数过高造成，通过利用合理沉没度设计技术对油井的生产参数进行优化，选择出最佳方案，通过降低参数减少地面、井筒损耗，达到提高系统效率的目的。根据油井产能、井筒及地面条件、地层因素，主要采取了下调冲次、机型优化、采油方式优化、合理深抽措施。
2.1.1下调冲次优化参数
供液不足井一般为天然能量开采或注水不见效井，生产到一定期限后动液面相对稳定，在冲程不变时，冲次越高系统效率越低，能耗越高。通过完善抽油机井冲次优化技术，加大了措施实施力度，平均系统效率提高了6.1%。
2.1.2安装节能调速装置
在抽油机的电机和变速箱之间安装一个减速装置，通过加大传动比，降低中间传动皮带轮的运行速度，实现减速，进一步降低抽油机的冲次，使抽油机的电机输人功率降低，实现节能功效。平均系统效率由参数优化前的7.21％提高到参数优化后的10.93％，提高了3.72%，提高幅度为51.6%。取得了了明显的效果，并对严重供液不足井通过大幅度下调冲次，对延长检泵周期非常有利。
2.13抽油机机型优化
对于复杂小断块油田，地层能量下降快，原始地层能量高的井由于生产需要使用12型或以上大型长冲程抽油机生产，能量下降后开始在供液不足状况下生产，出现了“大马拉小车，现象，造成了设备浪费和能耗升高。对严重供液不足且使用12型及以上长冲程大机井实施了机型优化措施。系统效率则由12.37％提高到了16.5％，平均提高了4.18%。
2.1.4采油方式优化
电泵井供液能力与潜油电泵的排量、扬程不匹配，导致潜油电泵长期在低排量下工作，使电泵运行效率低。还有一部分井频繁欠载，生产时率低，检泵周期短，此时仍采用电泵采油方式生产，综合效益较差。因此，对产液量低于60 t的油井考虑用大泵深抽代替电泵。
2.1.5泵径、泵深优化，加大深抽力度
随着泵深的增加，抽油井载荷增大，冲程损失增加，系统的井筒损耗将不断增加，但由于部分油井油层埋藏深，液面深，通过合理增加泵深可以满足沉没度要求，达到提高泵效，增加有效功率的要求，从这一方面说，只要合理深抽，有效功率增加幅度较大，也可以达到提高系统效率的目的，节能深抽需要解决两个问题：一是油井深抽力度大时，冲程损失对生产的影响较明显，有些井甚至因冲程损失过大达不到提液目的；二是减少杆柱冲击载荷，提高杆柱安全性和抽油机平衡度。通过优化杆管泵组合以及应用深抽节能技术完成探抽措施8口井，系统效率提高4.2％。
2.2对高沉没度井采取提液措施，提高系统效率
对于沉没度大于300m的高沉没度抽油机井，优先实施投入较低的调参提掖措施，通过增加抽油井产夜量，降低动液面提高有效扬程，虽然使输入功率有所上升，但系统效率得到提高，且增产效果明显。利用优化设计软件设计实施提液，平均单井系统效率由措施前的30.04％提高到32.07%，提高2.03%。
3 认识与结论
（1）改善抽油井供排关系，是提高机采井系统效率的首要因素，通过系统科学的研究油井产能与抽汲参数的关系，可以做到合理开发，挖掘油并生产潜力。
（2）应用节能新设备、新工艺可以一定程度的减少设备损耗，应用节能减速装置、低速电机、节能抽油机均使机采系统效率提高，适用于大幅度下调冲次，现场推广效果良好。
（3）提高机采系统效率是一项系统工程，要加强老油田基础设施改造的力度，对能耗高、制约老油田开发水平提高的站内设施、管网、设备进行调整、更新、改造，应用先进的工艺技术和设备，提高自动化管理水平。同时，要通过实施油层改造，补充能量，完善注采关系，提高油井供液能力。
参考文献
[1]高革胜等 提高机采系统效率技术 [J]；内蒙古石油化工；2005年04期
[2]常子恒．采油工程手册【M]．北京：石油工业出版社，2000.
作者简介：李桂兰（1967.12.31），女，长期从事采油技术管理工作。
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