關(guān)天勢(shì)（遼河油田公司質(zhì)量節(jié)能管理部）

1 系統(tǒng)耗能分析

根據(jù)抽油機(jī)運(yùn)行中的能量傳遞過(guò)程，有桿抽油系統(tǒng)的功率損失可分為6 大部分。

1.1 電動(dòng)機(jī)損失

減少電動(dòng)機(jī)損耗的方法：保持電動(dòng)機(jī)在60%～100%額定輸出功率條件下運(yùn)行，使電動(dòng)機(jī)損耗最少；在購(gòu)置電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)盡可能選用額定效率高、高效區(qū)范圍寬的電動(dòng)機(jī)；應(yīng)選用合適功率的電動(dòng)機(jī)，杜絕“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象的出現(xiàn)。

1.2 皮帶傳動(dòng)損失

皮帶傳動(dòng)損失可分為兩類(lèi)：與載荷無(wú)關(guān)的損失和與載荷有關(guān)的損失。目前工程上常用的皮帶的傳動(dòng)效率較高，最高可以達(dá)98%，其傳動(dòng)損失僅2%。現(xiàn)在抽油機(jī)上經(jīng)常使用的窄V 聯(lián)組帶比使用其他類(lèi)型的皮帶，損失小。

1.3 減速箱損失

減速箱功率損失包括軸承損失和齒輪損耗兩部分，減速箱內(nèi)有三副軸承和三對(duì)人字齒輪，在潤(rùn)滑良好的條件下，減速箱功率的總損失為9%～10%，即抽油機(jī)減速箱的傳動(dòng)效率約為90%，這是在潤(rùn)滑良好情況下的數(shù)據(jù)，如果減速箱潤(rùn)滑不良，減速箱的損失將增加，效率將下降。

1.4 四連桿機(jī)構(gòu)的功率損失

在抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)中共有三副軸承和一根鋼絲繩。四連桿機(jī)構(gòu)的損失主要包括連桿摩擦損失及驢頭鋼絲繩變形損失。綜合考慮軸承與鋼絲繩，抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)的能量損失約為5%，即四連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率約為95%。如果四連桿機(jī)構(gòu)的軸承潤(rùn)滑保養(yǎng)不良，損失將增加，效率將下降。

1.5 管、桿功率損失

在抽油過(guò)程中，管柱功率損失有兩項(xiàng)：由于油管漏失（螺紋密封不嚴(yán)或螺紋損壞）引起的功率損失即容積損失功率；由于原油沿油管流動(dòng)引起的功率損失即水力損失。在抽油桿與油管間、抽油桿與液體間會(huì)產(chǎn)生摩擦造成功率損失。抽油桿與液柱間的摩擦功耗與下泵深度、原油黏度成正比，與抽油桿運(yùn)動(dòng)速度的平方成反比。

1.6 油泵功率損失

抽油泵功率損失包括機(jī)械摩擦損失功率、容積損失功率和水力損失功率。主要影響因素以容積損失和水力損失為主，體現(xiàn)在漏失量及液體流過(guò)泵閥時(shí)的阻力，因此，減少柱塞與襯套之間的漏失，降低液體入泵時(shí)的阻力（采取摻液降粘、加溫等方法）可以降低該項(xiàng)損失。

2 降耗措施

通過(guò)分析優(yōu)化桿、管組合，制定合理的工作參數(shù)，以及提高生產(chǎn)管理水平的方式來(lái)提高抽油機(jī)裝置采油的機(jī)采效率。

2.1 調(diào)整沖速

由于稠油井生產(chǎn)呈周期變化，因此抽油機(jī)井工作參數(shù)應(yīng)根據(jù)油井產(chǎn)液情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，在提高泵的充滿(mǎn)程度的同時(shí)也減少抽油桿在管內(nèi)液體中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力。對(duì)13 口生產(chǎn)井進(jìn)行了沖速下調(diào)，沖速由原來(lái)6 min-1調(diào)整為4 min-1，并對(duì)調(diào)整前后機(jī)采效率的變化進(jìn)行了跟蹤測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 調(diào)節(jié)前后功率對(duì)比

圖1 調(diào)參效果對(duì)比曲線(xiàn)

從結(jié)果對(duì)比可知，調(diào)節(jié)前后平均輸入功率降低了2.433 kW，平均機(jī)采效率提高了3.314%，降低沖速使抽油機(jī)的采油效率有了一定的提高。在短時(shí)期內(nèi)降低沖速，對(duì)油井的日產(chǎn)量有影響，但從長(zhǎng)期看可延長(zhǎng)稠油井生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。

2.2 優(yōu)化管桿組合，減少抽油桿的功率損耗

根據(jù)油井的產(chǎn)能情況和井況選擇合理的管、桿、泵，減少抽油機(jī)帶動(dòng)額外質(zhì)量的桿管做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)。供液充分的油井通過(guò)上提泵掛減少?zèng)_程帶來(lái)的損失和抽油桿運(yùn)行阻力，降低抽油機(jī)負(fù)荷，從而提高系統(tǒng)效率。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)在滿(mǎn)足抽油桿強(qiáng)度的前提下選擇較細(xì)的抽油桿，以減少無(wú)用功。例如020-175 井，原井載荷為7.25 t，檢泵時(shí)進(jìn)行了管桿優(yōu)化，抽油桿凈重減少了0.7 t，抽油機(jī)的系統(tǒng)效率由原來(lái)的14.28%提高到18.44%。細(xì)化抽油桿74 井次，累計(jì)見(jiàn)效周期為1145 天，累計(jì)節(jié)電2.198 4×104kWh。

2.3 調(diào)整抽油機(jī)平衡度

抽油機(jī)的平衡度是下沖程的最大電流與上沖程的最大電流的比值，抽油機(jī)不平衡會(huì)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)發(fā)電，嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)的效率。通過(guò)跟蹤單井不同平衡度下測(cè)得的輸入功率變化情況，繪制了7 口比較典型的抽油井平衡度-功率曲線(xiàn)（圖2），初步認(rèn)定80%～110%為最佳狀態(tài)。

圖2 平衡度與輸入功率關(guān)系曲線(xiàn)

平衡度小于70%及大于120%的不同的油井，調(diào)節(jié)前后平衡度、輸入功率、綜合效率的跟蹤對(duì)比情況見(jiàn)圖3、圖4、圖5。

圖3 調(diào)節(jié)前后平衡度對(duì)比

圖4 調(diào)節(jié)前后輸入功率對(duì)比

從各項(xiàng)對(duì)比數(shù)據(jù)來(lái)看，抽油機(jī)平衡度提高后，電動(dòng)機(jī)輸入功率減少了0.6 kW，機(jī)采效率提高了1.2%。從總體趨勢(shì)可以看出，相同井況下抽油機(jī)平衡越好，機(jī)采效率越高。

2.4 合理選擇抽油機(jī)的拖動(dòng)設(shè)備

根據(jù)電動(dòng)機(jī)的特性，選擇額定效率高、高效區(qū)范圍寬的電動(dòng)機(jī)。合理選擇電容補(bǔ)償量，提高功率因數(shù)。這里采用34/26 kW （6/8 級(jí)）調(diào)速電動(dòng)機(jī)，通常情況下使用26 kW 工作，較以前的37 kW 普通電動(dòng)機(jī)，改善了工作特性，減少了“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象。

圖5 調(diào)節(jié)前后效率對(duì)比

2.5 減少地面設(shè)備能耗損失

對(duì)傳動(dòng)部分進(jìn)行合理的潤(rùn)滑，減少地面運(yùn)動(dòng)的摩擦損耗。主要措施：

1）對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)，按時(shí)給各傳動(dòng)軸軸承打黃油，及時(shí)檢查更換減速箱齒輪油。

2）合理調(diào)整皮帶的松緊度，防止皮帶打滑造成丟轉(zhuǎn)，避免皮帶過(guò)緊增加軸的徑向力，從而使軸承產(chǎn)生過(guò)大的摩擦阻力。

3）調(diào)整井口盤(pán)根的松緊度，減少對(duì)抽油桿的摩擦力。

2.6 減少管、桿摩擦損失

為了減少抽油桿與油管間、抽油桿與液柱間摩擦造成的功率損失，管理上要求合理提高摻油、摻水的溫度，降低原油黏度。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)低效井實(shí)施重點(diǎn)系統(tǒng)調(diào)整，確保了油井在生產(chǎn)條件變化的情況下仍運(yùn)行在高效區(qū)。2年來(lái)實(shí)施了各種降耗措施，抽油機(jī)井平均系統(tǒng)效率由18.7%提高到24.2%，效果非?？捎^。提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率是一項(xiàng)長(zhǎng)期、繁雜的系統(tǒng)工程，需要不斷的分析研究，以取得最佳經(jīng)濟(jì)效益。