文/劉華,勝利油田現(xiàn)河采油廠史127管理區(qū)

抽油機井系統(tǒng)效率提升潛力分析與應(yīng)用

文/劉華,勝利油田現(xiàn)河采油廠史127管理區(qū)

油田能將抽油機井系統(tǒng)效率提高10%，不僅可以降低油田的開發(fā)成本，還可以緩解當(dāng)前電力緊張局面。對比分析不同時期系統(tǒng)效率指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)僅以絕對系統(tǒng)效率值作為考核指標(biāo)，由于沒有同一比較基準(zhǔn)，不能準(zhǔn)確反映機采系統(tǒng)投入與產(chǎn)出的關(guān)系。通過理論分析、實測計算表明，非均質(zhì)油田抽油機井系統(tǒng)效率存在最大值。采用系統(tǒng)效率實現(xiàn)率指標(biāo)，能夠在同一基準(zhǔn)上評價系統(tǒng)效率管理工作，并量化，完善機采系統(tǒng)節(jié)能降耗考核指標(biāo)。

機械采油方式；系統(tǒng)效率；節(jié)能降耗；評價指標(biāo)

油田目前有油井多采用機械采油方式。抽油機有桿泵采油系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、裝置耐用、可靠性強、技術(shù)成熟的優(yōu)點，約有92%的油井均采用這種方式生產(chǎn)。近年來，提高抽油機井系統(tǒng)效率已成為油田節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益的一個重要工作。抽油機井的系統(tǒng)效率存在理論最大值和實際最大值。 系統(tǒng)效率實現(xiàn)率可以反映抽油機井系統(tǒng)效率的管理水平。對于準(zhǔn)確評價抽油機井系統(tǒng)效率，發(fā)揮系統(tǒng)最大的潛能，為指導(dǎo)提高系統(tǒng)效率工作提供了有效途徑。

1 問題的提出

油田每年建立節(jié)能示范區(qū)，以促進油田系統(tǒng)效率提高、降低能耗。若僅以系統(tǒng)效率值作為考核指標(biāo)，從系統(tǒng)效率值上不能反映所做工作的效果。雖然每年油田投入了大量的人力、物力，經(jīng)過了種種努力進行系統(tǒng)效率優(yōu)化，但從每年的系統(tǒng)效率值上看這些努力和投入好象是白白浪費。由此表明，僅用系統(tǒng)效率值來評判1口井、或1個區(qū)塊、或1個油田的系統(tǒng)效率管理工作，由于判斷的基準(zhǔn)不一致，導(dǎo)致統(tǒng)計的系統(tǒng)效率值不能充分說明問題，也不能體現(xiàn)1個區(qū)塊、或1個油田的管理水平；并且也不能明確選取井類，采取有針對性的、提高系統(tǒng)效率的措施，以取得較好的效果。

2 系統(tǒng)效率評價指標(biāo)選取

2.1 系統(tǒng)效率定義

目前，對于抽油機井系統(tǒng)效率的定義多采用抽油機在提液過程中其有效功與系統(tǒng)輸入能量的比值，即抽油機工作時將液體舉升到地面耗能與電動機耗能的比值，即

由系統(tǒng)效率定義可知，在完成一定的生產(chǎn)目標(biāo)的前提下，提高系統(tǒng)效率就是要減小系統(tǒng)無效做功、降低系統(tǒng)輸入功率或者提高系統(tǒng)的有效功率。對于某一口抽油機井，由于摩擦的存在，在機械機構(gòu)中必然存在能量損失，因此系統(tǒng)輸入功率不可能無限制地降低，因而系統(tǒng)效率也不可能無限制地提高，其必然有一個最大值ηmax。同時，對于一定的地層條件，根據(jù)油井流入與流出動態(tài)研究，產(chǎn)量與舉升高度之間存在一定的關(guān)系，因此油井的產(chǎn)量不可能無限制地提高，必然存在一個產(chǎn)量與舉升高度的最佳組合。當(dāng)產(chǎn)量、有效舉升高度及液體的密度一定時，該井的有用功則是確定的，故系統(tǒng)效率同樣也不可能無限制地提高，其必然有一個最大值ηmax。

2.2 系統(tǒng)效率評價指標(biāo)

系統(tǒng)效率最大值是存在的，可以通過把抽油機井當(dāng)前系統(tǒng)效率值與其最大值進行對比，形成一個統(tǒng)一的基準(zhǔn)，縱向?qū)Ρ纫粋€油田的系統(tǒng)效率，或者橫向?qū)Ρ榷鄠€油田的系統(tǒng)效率，就能進行有效的分析，得到一致的結(jié)論，從而真實地反映不同油井的能耗狀況和管理水平。本文利用系統(tǒng)效率最大值，通過抽油機井目前設(shè)備條件下的系統(tǒng)效率與其所能達到的最大系統(tǒng)效率ηmax比值來評價和對比系統(tǒng)效率工作，并把這個比值命名為系統(tǒng)效率實現(xiàn)率R，即：

3 系統(tǒng)效率評價指標(biāo)的計算

3.1 有效功率

某油藏巖石顆粒細(xì)小，儲層孔喉細(xì)微，物性差，儲層微裂縫發(fā)育，原始地層壓力低，壓力系數(shù)0.65～0.75，地飽壓差2.94～6.38MPa。從非均質(zhì)油田油井IPR曲線（如圖1）及生產(chǎn)實踐表明：非均質(zhì)油藏的滲流特征在井底流壓低于飽和壓力時，油井產(chǎn)液量并非總是隨著生產(chǎn)壓差增大而上升，當(dāng)井底流壓降低到某一界限后，再降低井底流壓（增大生產(chǎn)壓差），其產(chǎn)液量不再繼續(xù)上升，而是轉(zhuǎn)為下降，說明非均質(zhì)油田的油井產(chǎn)量不可能無限增大，存在一個最大的合理產(chǎn)量點Qmax，由抽油機井有效功率計算得到有效功率極大值Pemax。

3.2 輸入功率

鄭海金等人把抽油機井系統(tǒng)的各種損失功率劃分為地面損失功率Pu、黏滯損失功率Pr、滑動損失功率Pk。則抽油機井輸入功率為：

K為泵常數(shù)，m2／d；ηp為泵效，%；Pd為電機空載功率，kW；Fu為光桿在上沖程中的平均載荷，kN；Fd這光桿在下沖程中的平均載荷，kN；k1為傳輸功率的傳導(dǎo)系數(shù)；k2為光桿功率的傳導(dǎo)系數(shù)。通過現(xiàn)場實際測試抽油機井當(dāng)前系統(tǒng)效率值η，和通過式計算該井的系統(tǒng)效率最大值ηmax，把這數(shù)據(jù)代入可以得出該井的系統(tǒng)效率實現(xiàn)率。

4 優(yōu)化實例分析

油田單井系統(tǒng)效率實現(xiàn)率計算可以看出：距其理論系統(tǒng)效率最大值差距最大，則其系統(tǒng)效率提升的潛力較大，可以通過流入動態(tài)研究，對其工作參數(shù)進行優(yōu)化，使其達到一個較為合理的狀態(tài)。

增大系統(tǒng)效率的方法可以從兩個方面進行考慮，一是將有效功率增大，二是將無用功率減小。（1）上提泵掛，降低載荷.根據(jù)機采測試結(jié)果，油田在產(chǎn)井中沉沒度大于300米的井開展了優(yōu)化設(shè)計。(2)優(yōu)化抽汲參數(shù)，提高泵效。通過采用小泵徑、合理沖程、低沖次等措施，提高泵效，減小懸點載荷及扭矩，在保證產(chǎn)量不降的前提下減少能耗。根據(jù)機采測試結(jié)果，現(xiàn)場對抽汲參數(shù)過大的井合理安排優(yōu)化參數(shù)，將Φ44mm管式泵更換為Φ38mm管式泵，沖次下調(diào)到2次/min，共實施18井次。（3）實施間開制度，保證供采平衡。油田有很多的低產(chǎn)低效的油井存在。這些井低產(chǎn)、低效、供液不足、沉沒度較低，電機的無功消耗非常大，而且工作參數(shù)較小，無加深余地的油井，結(jié)合液面、功圖等資料，對15口井采取油井間開的實施，減小開井的時間，縮減無功作業(yè)，降低油井能耗。（4）抽油機合理選型。作為機采井的主要設(shè)備，抽油機一旦選定后，一般后期不會更換，因此，方案設(shè)計過程中，結(jié)合油藏配產(chǎn)和油田采油工藝現(xiàn)狀，選擇合適的抽油機型號是至關(guān)重要的。抽油機平衡度在80%-110%之間。

[1]郭吉民,張勝利,郭磊,等.優(yōu)化抽油機井系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用與展望[J].石油鉆采工藝.2009(S1)