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浅析精细管理对系统效率的影响

发表时间：2021/4/14 来源：《中国科技信息》2021年4月作者：陈晓董泓铄卞威

[导读] 系统效率是衡量机采井工作水平高低的重要指标，他不仅反应了油井目前的生产状况，更反映出油井工作效率的高低和用电损耗情况。近些年来，随着精细化管理的不断深入，在压缩原油生产成本的基础上，以节能降耗为目的，提高机采井的系统效率、有效降低机械采油能耗已成为一项急待完善解决的问题。

山东东营胜利油田孤东采油厂采油管理2区陈晓董泓铄卞威 257231

摘要：系统效率是衡量机采井工作水平高低的重要指标，他不仅反应了油井目前的生产状况，更反映出油井工作效率的高低和用电损耗情况。近些年来，随着精细化管理的不断深入，在压缩原油生产成本的基础上，以节能降耗为目的，提高机采井的系统效率、有效降低机械采油能耗已成为一项急待完善解决的问题。
本文主要分析有杆泵抽油系统效率的影响因素，对项目部26口抽油机井的系统效率进行测试结果，筛选出系统效率≤20%的油井，进行原因分析，制定相应的措施，以达到降低能耗、创造经济效益最大化的目的。
关键词：系统效率精细化管理节能降耗经济效益
        一、概述
        1、系统效率概述：
        有杆泵抽油系统其目的是将地面的电能转化为举升井下液体所需要能量，通过杆、管、泵等的综合作用将井下液体举升到地面。其整个系统工作，就是一个能量不断传递和不断转化的过程，每一次能量的传递和转化都存在着能量的损失。抽油机井从地面设备供入系统的能量扣除系统的各种损失之后，就是系统所给液体的有效能量，这一将液体举升到地面的有效做功能量与系统输入能量之比值，称为抽油机井的系统效率。
系统效率公式如下：

        从公式可以看出：日产液量越高，系统效率越大；动液面越深，系统效率越高；日耗电越低，系统效率越高；回压和套压差越大，系统效率越高。现今系统效率理论最大值不超过38.4%。
        二、影响机采井系统效率的因素：
        影响机采井系统效率的因素可分为地面因素、地下因素和管理因素，具体可分解为电机效率、皮带—减速箱传动效率、机械传动部分效率、盘根盒效率、抽油杆效率、抽油泵效率、管柱效率。
        1、电机效率：
        电动机效率是电动机输入功率和额定功率的比值，其能量消耗主要在三个方面：
        （1）是举升液体的有效做功能量；（2）是克服摩擦阻力做的功：（3）其它损耗：
        主要是抽油机和电机不匹配，造成电动机自身无功损耗增大。
        2、皮带-减速箱的传动效率：
        (1)是减速箱三个轴的齿轮有损伤，咬合不均匀，导致减速箱在运转过程中震动；
        (2)是减速箱输入轴、中间轴、输出轴的轴承有损伤，导致减速箱串轴；
        (3)是减速箱机油变质，润滑不合格；
        (4)是个别抽油机井的皮带“四点一线”不合格；
        (5)是皮带安装松紧度不合格，存在皮带和皮带轮之间摩擦打滑现象。
        以上这些因素都不同程度的降低了皮带-减速箱的传动效率。
        3、机械传动(四连杆机构)效率
        (1)是井口不对中，抽油机驴头上、下运行时悬绳器打扭，降低其效率；
        (2)是抽油机各传动部位轴承润滑不合格，摩擦阻力大，能耗上升；
        (3)是四连杆机构存在装配误差，比如：曲柄剪刀差过大等，都将影响其传动效率；
        4、井下效率
        影响井下效率的关键因素主要是受地层供液状况的影响。要根据单井地质状况、供液能力，选择合理的井下管、杆、泵的组合，是提高井下效率的关键所在。应尽量避免出现液面浅，沉没度高，而工作参数偏小或者液面较深、沉没度较低而工作参数偏大的现象。
        5、平衡度的影响：
        抽油机在运转过程中，上冲程时，驴头悬点需要提起抽油杆柱和液柱，此时电动机需要输出能量；下冲程时，抽油杆柱依靠自重就可以下落，这时不仅不需要电机付出能量，反而对电动机做功，使电动机处于发电的状态。
        平衡度越差，抽油机上、下冲程运动过程中电机电流的峰值差就会增大，造成电机负荷的增加，电机输入功率增大，降低电机效率。
        6、盘根盒效率：
        （1）盘根在使用过程中要产生磨擦阻力，密封材料的性质不同和盘根松紧度的高低，它产生的磨擦阻力也不同，磨擦阻力的大小直接影响盘根盒效率的高低。
        （2）盘根盒起密封作用，盘根盒过紧或井口偏斜较大，致使光杆和盘根盒磨擦阻力增大，驴头负荷相应增加，引起电机输入功率的增加。
        三、现状调查
        抽取管理区26口抽油机井进行系统效率测试，其中高原机22台、游梁式抽油机4台，测试结果，单井平均系统效率为 21.66%，系统效率大于20%的井有13口，占所选井数的50%，低于20%的井有13口。
综合各方面的生产数据，对系统效率低于20%的井进行分析，结合系统效率测试结果，总结如下：
        1、地层供液能力差，无对应的注水井，地层能量得不到补充，导致泵效低，共有5口井。
        2、抽油机严重不平衡，影响电机运行效率，共有3口井。
        3、稠油井、粘度较高，原油不易进入泵筒，抽油负荷重，导致系统效率低，共有2口井。
        4、井下管柱漏失，影响泵效，共有2口。
        5、减速箱串轴，影响皮带-减速箱传动效率和电机运转效率，共有1口井。
        四、提高有杆抽油系统效率的措施
        通过对系统效率影响因素分析，制定措施如下：
        对地层供液能力差，泵效低的井，及时下调生产参数。实施后，三口井的系统效率均得以提高，平均系统效率提高了7.61%。
        对平衡度较低的三口井，实施调平衡措施，平均系统效率提高了10.85%。

        对油稠、粘度较高的井实施注蒸汽及挤降粘剂措施：
        GD-2-247P1井于201121注汽后开井生产，现日产液量保持24 t，油量3.4t,系统效率由注汽前的13.29上升至25.3%，注汽效果较为显著。
        GD-2-273-4井是一口低压、地产井，油稠、粘度高，前期下电加热间开，日产液量1.7t,油0.4t,系统效率只有15.09%。项目部技术人员通过分析后，制定了挤降粘剂的工艺措施，现日产液量9.6t,油量1.0t,系统效率也上升至21.4%。
        对减速箱窜轴的DXX68-9井，更换减速箱。
        电力管理方面：
        (1)优化电机：
        将电机功率的匹配与油井单耗联系起来，重点解决“大马拉小车”和电机老化对耗电量的影响。
        (2)变压器减容
        电机的匹配除了在满足设备运转之外，还要确定适合于满足工作能力的电机的容量。根据实际需要，在工作中挖掘变压器潜力，通过合并使用变压器、大容量换小容量变压器等措施，对变压器进行减容，提高了油井的系统效率，达到节能降耗的目的。
        接过来的设备存在陈旧、老化现象，对系统效率影响较大。
        五、下步建议
        1、进一步完善抽油机井节点效率优化管理工作。
        通过对系统效率地面、地下两大部分各节点效率进行分析，找出影响系统效率的关键因素，采取相应措施，以便最大限度地提高抽油机井系统效率。
        2、从测试分析过程看，系统效率影响因素很多，目前的认识程度只能对部分影响数据进行分析，综合系统分析能力较薄弱，下步将采取措施对一定比例的抽油机井进行措施制定分析，提高对影响系统效率因素的认识及措施制定的有效性,并将这种方法进一步应用到增效挖潜当中。
参考文献：
[1]张琪主编采油工程原理与设计中国石油大学出版社 2000
[2]方凌云主编.砂岩油藏注水开发动态分析.北京石油工业出版社，1998