大庆油田有限责任公司第三采油厂第一油矿 黑龙江大庆 163000
摘要：围绕油田开发进入高含水后期，低产井数增加，吨油成本不断提高的问题，针对某采油矿系统效率小于15%、机采单耗10.02 kWh/t的352口抽油机井，分析了造成抽油机井高能耗的原因；并通过有针对性采取合理匹配抽油机设备、优化参数设计、加强生产运行管理等配套节能措施，较好地降低了生产运行能耗。
关键词：抽油机井；汲油参数；单耗影响
引言：油田开发进入高含水后期，开采的主要对象是薄差层和难开采的主力油层，低产井数逐年增加。目前某采油矿共有油井1134口，其中日产液量低于10 t的井384口，占总井数的33.07%，随着三次加密井投产，低产井数还在增加，吨油成本将不断提高。油田持续发展的基础是全面实施低成本战略，以机械采油为主要开采方式的机采系统成本消耗在总的油田生产成本消耗中占有相当大的份额，其中，机采能耗和井下维护作业费用占全矿成本消耗的80%以上。因此，须制定高成本低效区块综合治理措施来降低抽油机井单位操作成本。
1 能耗现状及原因分析
某采油矿2016年测试抽油机井746口，平均系统效率23.5%，机采单耗7.02 kWh/t，其中系统效率小于15%的井有352口，机采单耗10.02 kWh/t。抽油机井电动机利用率低，能耗偏高，节能降耗的空间较大。分析认为，提高抽油机设备运行效率，合理优化抽汲系统是降低全矿机采系统单耗的工作重点。
2节能措施及效果
从设备匹配、抽汲参数和生产管理等几方面对全矿在用抽油机井开展全面调查。发现影响因素中抽汲参数不合理占58.13%，设备匹配不合理占21.39%。重点分析这部分井的高能耗原因，确定高成本低效区块，并采取针对性的节能降耗措施。
2.1 设备匹配
2.1.1 合理匹配抽油机机型
在机型较大的时候，减速箱轴承以及齿轮所承受的负荷较大，由于摩擦所造成的损失也比较大，所以这样也使得单耗较大。抽油机载荷利用率越低，无效的功损失所占据的消耗功率的比例也越大，抽油机总体的综合应用水平就比较低。所以，一些运行年限比较长、磨损十分严重的机型就需要能够及时地进行更新，负荷偏大与偏小的抽油机大小互换，累计调整抽油机42台。对机型偏大井治理后，平均额定载荷降低40 kN，平均载荷利用率提高23.88个百分点，平均单耗降低2.16 kWh/t，平均消耗功率减少2.0 kW，平均节电率20.83%（表1）。
表 1 抽油机机型偏大井措施前后节能效果统计
2.1.2 应用节能配电装置
当电动机额定功率偏大时，电动机热损失和机械损失大，无效功率损失大，单耗高。针对现场两种情况开展节能降耗工作：
1）对于日产液量低，地面参数受热洗条件限制无法进一步调小，泵效偏低的抽油机井应用双速电动机36台，在满足油井热洗排量的条件下，调小冲速，提高泵效和电动机功率利用率。平均单耗降低1.95 kWh/t，平均消耗功率减少0.95 kW，平均节电率17.93%。
2）对于装机功率大，功率利用率低的抽油机井应用永磁电动机65台，在保证抽油机正常运行的前提下，降低电动机装机功率，提高电动机运行效率。平均电动机功率降低13.14 kW，平均单耗降低1.83 kWh/t，平均消耗功率减少2.68 kW，平均节电率24.79%。
3）应用具有无功补偿功能的星角转换节能配电箱63台，大功率状态下启动，小功率状态时运行，提高电动机实际运行效率。平均单耗降低1.12 kWh/t，平均消耗功率减少1.27 kW，平均节电率18.19%。
2.2 抽汲参数
2.2.1 优化匹配地面参数
从理论的角度出发，在泵径、冲程以及冲速等方面对单耗影响最大的应当是冲速，单耗与冲速的平方呈现正相关。从调查中不难发现，部分井是冲程、泵径偏小，冲速较高，这也使得抽油杆弹性变形受到了损失，电量增加的幅度也会大于液量增加的幅度，这也使得单耗上升。所以，在对抽汲参数进行分析的过程中，研究抽汲参数对单耗的相关影响的时候，应当将冲速作为其研究的重心，按照按照“长冲程、大泵径、低冲速”的总体原则。此外，还需要将与其他生产相关的数据之间进行结合，能够对抽汲系数进行更加合理的匹配，从而更加有效地降低能耗与单耗。同时，针对沉没度，还需要能够结合其他的工具，将泵效等都控制在合理的范围内，冲速高而冲程有调大余地的高单耗抽油机井，采取调大冲程、调小冲速措施。调大冲程、调小冲速前后，平均冲程增加0.7 m，冲速降低1.7 min-1，平均泵效提高2.4个百分点，单耗降低0.8 kWh/t，消耗功率减少0.48 kW，平均节电率5.74%。针对泵效低、沉没度较低的情况，地面参数已调至最小单耗，仍然偏高抽油机井，采取间抽的措施。
2.2.2 优化抽汲参数
井下设备参数的调整只能在检泵时进行，按照降能耗从源头抓起的思路，某采油矿引进抽油机井能耗最低软件，对出现的每一口泵况变差上报井进行优化设计，从功率输入最低和成本最低两方面综合考虑，进行节能设计。针对正常生产时沉没度高、泵效高、冲速高的高单耗抽油机井，应用软件成功优化抽汲参数。优化前后进行了能耗测试对比，效果显著，平均泵径增加6.9 mm，冲速降低1.7 min-1，平均单耗降低3 kWh/t，平均消耗功率减少1.73 kW，平均节电率24.2%。
结论：1）优选举升方式和节能型设备，可以从源头上杜绝设备匹配不合理现象的发生，减少无效功损耗，降低单耗。2）从日常管理和检泵作业两个时期对各项抽汲参数进行优化，能够有效降低机采系统单耗。根据抽油机地面设备结构参数及油藏物性参数可以定量分析和计算抽油机系统各个构件在运动过程中的各种能量损失和效率，进而可以确定抽油机井能耗分布计算方法，弄清楚抽油机井能耗分布情况。这样不仅可以指导、评价抽油机井节能措施的应用，而且对今后油田节能工作的攻关方向具有一定的指导作用。
参考文献：
[1]韩辉.调小参数对抽油机井产量和能耗的影响[J].石油石化节能，2018（6）.
[2]郭礼强.采油矿降低抽油机井单耗的控制方法[J].石油石化节能，2018，v.8；No.86（04）：8+30-31+34.
论文作者:杨剑,尹逊玲,沈玲玲
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/26
标签：抽油机论文; 平均论文; 功率论文; 参数论文; 电动机论文; 油矿论文; 冲程论文; 《基层建设》2019年第5期论文;