張建達(dá)（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

抽油機(jī)井“三節(jié)點(diǎn)”節(jié)能管理試驗(yàn)

張建達(dá)（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

為了提高節(jié)能效果，以油井平衡率、皮帶、盤(pán)根為“三節(jié)點(diǎn)”，開(kāi)展了機(jī)采節(jié)能現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐。根據(jù)扭矩遞減趨勢(shì)確定合理的盤(pán)根維護(hù)周期為6天，合理的扭矩值為40～70 Nm；六型機(jī)合理皮帶按壓為8～12 kg、十型機(jī)為22～25 kg時(shí)抽油機(jī)能耗低；通過(guò)功率測(cè)試儀取代電流表指導(dǎo)平衡調(diào)整，消除電動(dòng)機(jī)作負(fù)功的問(wèn)題，降低能耗。通過(guò)消除負(fù)功調(diào)平衡、松緊定壓調(diào)皮帶、扭矩量化調(diào)盤(pán)根共實(shí)施800井次，累計(jì)節(jié)電53.4×104kWh，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益32萬(wàn)元。

抽油機(jī)；盤(pán)根 ；節(jié)點(diǎn)

在舉升高度相當(dāng)?shù)那闆r下，外圍油田單井日產(chǎn)液量比老區(qū)采油廠低，導(dǎo)致系統(tǒng)效率低，機(jī)采單耗相對(duì)較高[1]。近幾年某廠從技術(shù)措施和管理措施入手，采取了大量的節(jié)電措施，使機(jī)采綜合單耗控制在8 kWh/t左右，目前節(jié)能電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用率達(dá)90%以上，節(jié)能控制箱應(yīng)用率達(dá)95%以上，為了降低抽油機(jī)井能耗，以油井平衡率、皮帶、盤(pán)根為能耗治理點(diǎn)（圖1），通過(guò)試驗(yàn)，以尋求合理工況下節(jié)電最大化[2]。

圖1 “三節(jié)點(diǎn)”示意圖

1 消除負(fù)功調(diào)平衡

從油田抽油機(jī)井的管理現(xiàn)狀看，示功圖反映抽油泵在一個(gè)完整沖程中的工作狀況，但只錄取上、下沖程最大電流，卻不能把電動(dòng)機(jī)在一個(gè)沖程中做功情況反映出來(lái)，無(wú)法直接把抽油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)與電動(dòng)機(jī)做功對(duì)應(yīng)起來(lái)分析，分析診斷并不全面，不利于節(jié)能工作[3]。針對(duì)存在負(fù)功的井，開(kāi)展了消除負(fù)功的調(diào)整實(shí)驗(yàn)。

當(dāng)上沖程作負(fù)功時(shí)，曲柄方向釋放的能量大于舉升桿柱、液柱需要的能量，而帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)做負(fù)功；當(dāng)下沖程作負(fù)功時(shí)，載荷方向釋放的能量大于舉升曲柄、平衡塊所需要的能量，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)做負(fù)功。選取上沖程作負(fù)功試驗(yàn)井A和下沖程作負(fù)功試驗(yàn)井B，通過(guò)調(diào)整平衡偏置角消除負(fù)功，調(diào)整后機(jī)械能轉(zhuǎn)換效率提高，負(fù)功基本消失（圖2、圖3），有功能耗下降（表1）。

表1 A井、B井調(diào)整前后效果對(duì)比

通過(guò)功率測(cè)試儀取代電流表指導(dǎo)平衡調(diào)整，消除了電動(dòng)機(jī)作負(fù)功的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了抽油機(jī)井的真正平衡。針對(duì)存在負(fù)功的360口抽油機(jī)井進(jìn)行了調(diào)整，年累計(jì)節(jié)電10.4×104kWh，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益6.2萬(wàn)元。

2 松緊定壓調(diào)皮帶

圖2 A井調(diào)整平衡偏置角前后有功功率曲線

圖3 B井調(diào)整平衡偏置角前后有功功率曲線

抽油機(jī)皮帶過(guò)緊或過(guò)松，都會(huì)造成有功功率增大，能耗上升。常規(guī)皮帶松緊度依據(jù)手指按壓程度來(lái)判斷，沒(méi)有統(tǒng)一量化標(biāo)準(zhǔn)[4]，研制應(yīng)用按壓測(cè)試儀測(cè)試皮帶的松緊度。使用壓力表測(cè)試皮帶下方壓力方式來(lái)衡量皮帶松緊度對(duì)能耗的影響，選取4口井試驗(yàn)，其中選十型常規(guī)游梁抽油機(jī)2口井，皮帶型號(hào)為5380；選六型常規(guī)游梁抽油機(jī)2口井，皮帶型號(hào)為5080，平衡比90%以上。對(duì)結(jié)果進(jìn)行監(jiān)測(cè)和對(duì)比分析[5]。

通過(guò)測(cè)試皮帶上方、下方壓力值和能耗值，找到壓力值和有功功率的關(guān)系。測(cè)試時(shí)用力壓皮帶，儀器外平面與皮帶平面重合時(shí)，讀取壓力值，抽油機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)時(shí)再測(cè)能耗值，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)4口井，繪制壓力和有功功率關(guān)系曲線（圖4）。

以皮帶下方壓力為主，能耗最低時(shí)，六型機(jī)皮帶壓力為8～12 kg、十型機(jī)為22～25 kg時(shí)，抽油機(jī)能耗較低。皮帶測(cè)試及調(diào)整工作推廣應(yīng)用90口井，調(diào)整后平均單井有功功率下降了0.2 kW，累計(jì)年節(jié)電5.2×104kWh，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益3.1萬(wàn)元。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)井壓力和能耗關(guān)系曲線

3 扭矩量化調(diào)盤(pán)根

選擇試驗(yàn)井，將盤(pán)根松緊度調(diào)至200 Nm，間斷錄取扭矩值，待下降趨勢(shì)穩(wěn)定后延長(zhǎng)錄取周期。

扭矩隨時(shí)間自然遞減（圖5），當(dāng)盤(pán)根緊至200 Nm時(shí)最初的24 h內(nèi)扭矩遞減速度最快，24 h后就遞減至110 Nm，隨后盤(pán)根扭矩隨時(shí)間遞減變緩，第240 h遞減至40 Nm盤(pán)根出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

圖5 盤(pán)根松緊度的自然遞減曲線

由圖5可知：盤(pán)根扭矩（代表盤(pán)根松緊度）隨時(shí)間延長(zhǎng)逐漸降低，且初期降低幅度大，后期下降幅度逐漸變緩；消耗的有功功率（代表耗電）也隨扭矩的降低而減少，時(shí)間在96～240 h（扭矩為40～70 Nm）時(shí)有功功率曲線斜率較小，說(shuō)明此時(shí)能耗是較低的。

表2 調(diào)整盤(pán)根周期前后能耗及節(jié)電情況

對(duì)圖5中曲線進(jìn)行積分，傳統(tǒng)緊盤(pán)根周期為9天時(shí)，總能耗為989.68 kWh；優(yōu)化的緊盤(pán)根周期為6天，總能耗為647.64 kWh，取措施前后調(diào)整盤(pán)根周期9天和6天的最小公約數(shù)18天為電量對(duì)比周期，生產(chǎn)18天內(nèi)節(jié)電36.44 kWh，噸液耗電降低0.20 kWh，節(jié)電率1.84%（表2）。

調(diào)整后盤(pán)根扭矩確定為70 Nm。制定相應(yīng)的管理制度，推廣應(yīng)用盤(pán)根扭矩扳手，實(shí)現(xiàn)了盤(pán)根松緊度直觀量化，盤(pán)根合理的扭矩值確定為40～70 Nm，正常維護(hù)周期6天。目前，已推廣350口井，累計(jì)節(jié)電37.8×104kWh，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益22.7萬(wàn)元。

綜上，消除負(fù)功調(diào)平衡、松緊定壓調(diào)皮帶、扭矩量化調(diào)盤(pán)根三節(jié)點(diǎn)工作共實(shí)施800井次，年節(jié)電量53.4×104kWh，累計(jì)創(chuàng)效32萬(wàn)元。

4 結(jié)論

1）通過(guò)功率測(cè)試儀取代電流表指導(dǎo)平衡調(diào)整，消除電動(dòng)機(jī)作負(fù)功的問(wèn)題，降低能耗。

2）六型機(jī)合理皮帶按壓為8～12 kg、十型機(jī)為22～25 kg時(shí)抽油機(jī)能耗低。

3）根據(jù)扭矩遞減趨勢(shì)確定合理的盤(pán)根維護(hù)周期為6天，合理的扭矩值為40～70 Nm。

[1]武俊憲.天平式游梁抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用[J].石油和化工節(jié)能，2013（3）：16-19．

[2]馬志堅(jiān).節(jié)能監(jiān)測(cè)管理在油田開(kāi)發(fā)中的作用[J].石油石化節(jié)能，2013，3（9）：49-50．

[3]姜杰，馬強(qiáng).抽油機(jī)井系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)與管理標(biāo)準(zhǔn)的研究[J].承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2009，11（1）：17-20．

[4]田連雨.抽油機(jī)井日常管理能耗節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)的確定[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2014，30（6）：28-31.

[5]鄧吉彬.抽油機(jī)井系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)與管理新方法及其應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程，2006，20（5）：100-102.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.03.002

2017-01-08

（編輯 莊景春）

張建達(dá)，工程師，2005年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（石油工程專業(yè)），從事油田生產(chǎn)管理工作，E-mail：zhjianda@petrochina. com.cn，地址：黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠第三油礦生產(chǎn)辦，163513。