论文部分内容阅读
[摘 要]随着油田开发时间的延长，抽油机井含水和产液量增加，导致用电成本成本的逐年增加，结合生产实际降低油井运行电费成为基层采油队降本增效的主要手段，笔者结合基层工作经验，全面分析有杆抽油井的耗电因素，制定合理的节电降耗措施，取得良好的经济和社会效益。
[关键词]有杆抽油机井 降耗措施 效果
中图分类号：TG333. 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）08-034-01
1 引言
胜利油田河口采油厂采油四矿采油一队2011年度全年成本消耗为408.5万元，电费占192.1万元，其中有杆抽油井电费成本为161.2万元，占全队总成本的39.2%。有效地降低有杆抽油井耗电量，是降本增效、增强企业竞争力的有效途径。全面分析有杆抽油井的耗电因素，制定合理的节电措施，是降低有杆抽油井电量成本的关键。
2 有杆抽油机井耗能高因素分析
2.1 泵容积损失大
一般来说，造成容积损失大的原因主要有两方面：一是当抽油泵严重漏失时，柱塞和衬套间径向间隙偏大，使泵的容积损失增大，造成无效功率损失相对增加，导致单耗偏高；二是当筛管堵塞严重时，造成泵的供液能力不足，柱塞两端压差大，导致柱塞与衬套摩擦损失和漏失量增加，无效功率损失增大，导致单耗高。根据生产数据统计这类井共有22口，对这部分抽油井，应采取换泵作业措施，开抽后及时优化调整抽汲参数，达到降低单耗的目的。
2.2地面无效摩擦损失功率大
当“五率”、盘根和皮带松紧度等调整不及时，会造成摩擦损失的增加，使无效功率损失增大，造成单耗高。这类井有12口。这些抽油井生产运行参数比较合理，但是单耗却达到12.8kWh/t以上。综合分析认为，这是由于地面设备摩擦损失消耗功率偏大造成的。针对这部分井，现场可通过加强调整“五率”、盘根和皮带松紧度等措施，减少地面传动、相对运动摩擦等无效、低效功消耗，实现降低单耗的目。
2.3 抽油井抽汲参数不合理
依据理论分析，在泵径、冲程和冲次中，对单耗影响最大的是冲次，单耗与冲次的平方呈正相关关系。因此，现场以“长冲程、大泵径、低冲次”的抽油机配置原则，在分析抽汲参数对单耗的影响时，以冲次为重心，结合其他相关生产数据，对抽汲参数进行合理匹配，从而降低单耗。
2.4抽汲参数偏小
一般来说，抽汲参数偏小指的是：在沉没度和泵效都较高的情况，泵径或冲程仍有调大的余地。此时，虽然举升高度和抽汲参数都比较低，对降低能耗是有利因素，但是由于产液能力没有得到充分发挥，使得单耗仍然偏高。针对这部分井，可以根据沉没度和泵效具体情况，通过软件优化，合理换大泵径、调大冲程，使产液量和举升高度的匹配更趋合理，从而降低单耗。另外，针对个别井的单井情况，还可以采取堵水和下调抽汲参数的措施，通过降低无效、低效液量的产出，减少单耗和吨油耗电。
2.5抽汲参数相对偏大
对于油层供液能力差的抽油机井，如果采用相对较大的参数抽汲生产，就会使沉没度偏低，进而导致抽油泵充满程度低，造成泵效低，此时，系统容积、水力和摩擦功率消耗相对较大，无效功消耗大，造成单耗偏高。对于这部分井，可以通过调小抽汲参数，采取间抽、换小泵、提高对应水井注水量等措施提高油层供液能力，降低单耗。
1.2.3抽汲参数不匹配
依据优化理论，分析认为这部分井主要是冲程、泵径偏小，冲次偏高，使抽油杆弹性变形损失、惯性载荷增加，耗电量增加的幅度大于液量增加幅度，导致单耗偏高。这类抽油井共有12口。对冲程有上调余地的井，可采取调大冲程、降低冲次进行调整；对冲程没有上调余地的井，可以采取换大泵、降低冲次措施进行调整，降低无效、低效功率消耗，从而实现降低单耗的目的。
3 有杆抽油机井节电降耗措施及效果分析
降低有杆抽油井耗电量涉及到采油队生产、技术、管理的方方面面，是一项系统工程。我们针对有杆抽油井耗电量的组成部分，有的放矢的采取措施，取得明显效果。
3.1 井筒耗能
3.1.1上提泵挂
沉没度的大小与油井产液量、油气比、原油粘度、含水等因素有关，一般来讲，动液面在保持一定的情况下，并不是沉没度越大越好，而是有一个合理的界限。计算时一般取沉没度为300米，稠油井400-500米。具体到生产中就是上提泵挂。
3.1.2降低冲次
河口采油厂采油四矿采油一队目前大规模应用自己的专利技术一节能减速器来实现降低冲次，节能减速器由一个轴承支座和两个大小不同的皮带轮组成，大皮带轮与电机通过皮带相连接，小皮带轮与抽油机皮带轮通过原皮带相连接。启动电机后，电机的皮带轮通过皮带带动大皮带轮转动，减速后通过中轴传给小皮带轮（减速比为电机皮带轮直径与大皮带轮直径之比），小皮带轮获得大转矩、慢转速后，通过抽油机原皮带带动抽油机慢冲次运行。节能减速器的使用增加了机械传动耗能，但它直接降低了冲次，降低了耗能，从整体来说节电效果明显，一般视前后冲次而言能够降低耗能1/3左右。
3.2 应用节能电机和节能控制箱
针对因抽油机井配套电动机装机功率偏大造成的高单耗，采取更换装机功率小的节能型电动机或对普通电动机进行节能改造，共计12台。该措施实施前后，平均装机功率降低8.6kW，功率利用率提高1.6个百分点，平均单耗降低2.1kWh/t，平均功率消耗减少1.5kW，平均单井日节电38.2kWh，节电率23.2%。
应用节能控制箱12台，安装前后通过节能控制与常规控制箱对比，节电率14.5%，平均单井日节电22.8kWh。
3.3 安装双功率电机
节能原理：双功率电机是在普通Y系列电机的定子上设计了2个绕组，一个是大功率绕组，一个是小功率绕组。它是用小功率绕组启动，瞬间自动转换到大功率绕组启动，启动后正常运行5～10s又自动转换到小功率绕组运行。大功率绕组的启动转矩高，小功率绕组效率高、功率因数高。这种电机主要是大功率启动，小功率运行，提高了电机的负荷率，解决“大马拉小车”的问题。大35-15-11井安装双功率电机后取得了较好节能效果。
对安装了15台双功率节能电机中的12台电机进行安装前后电参测试（表1）。测试结果表明：有功功率下降1.12kW，平均单井日节电26.8kWh，有功节电率10.5%，功率因数上升了0.38。
适度降低电机功率，不但能提高电机负载率，而且可以降低电机空耗产生的无功功率损失，减少耗电量，提高系统效率。
为了对现场的换电机工作进行指导，通过试验、摸索，总结出选择抽油机电机功率的光杆功率法，即根据光杆功率选择抽油机电机额定功率。对负载率低的电机进行“大调小”，可以达到提高抽油机电机负载率，实现节能的目的。
3.4落实抽油机保养、调整工作
抽油机各部件松动或润滑保养不好，造成皮带及抽油机各部件之间的摩擦、打滑、变形，致使抽油机不平稳运行，从而无功耗电，对此认真落实机械设备的紧固、润滑、保养、调整工作，按时进行一保、二保，确保抽油机正常运转。所有抽油机全部安装电机固定顶丝，真正做到及时调整。这些工作都有效的减少了无功损失，降低了有功功率。
4 结束语
2012年以来，河口采油厂采油四矿采油一队通过上面一系列细致的工作，在对抽油机井能耗设备全面調查统计分析的基础上，通过系统分析单井能耗水平和能耗的影响因素，积极优化生产参数，如调小抽汲参数，安装双功率节能电机、节电箱等各类综合配套节电措施，取得较好的节能降耗效果，有效地了降低了抽油机井单耗，为今后进一步采取节能降耗措施积累了经验。
参考文献：
[1]徐志平 杨红斌.浅析抽油机井系统提高效率方法.《江汉石油职工大学学报》 2011 第1期.
[2]卜文杰 王文秀 秦晓冬.提高抽油机井系统效率的理论分析与对策措施.《资源节约与环保》 2008 第3期
[关键词]有杆抽油机井 降耗措施 效果
中图分类号：TG333. 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）08-034-01
1 引言
胜利油田河口采油厂采油四矿采油一队2011年度全年成本消耗为408.5万元，电费占192.1万元，其中有杆抽油井电费成本为161.2万元，占全队总成本的39.2%。有效地降低有杆抽油井耗电量，是降本增效、增强企业竞争力的有效途径。全面分析有杆抽油井的耗电因素，制定合理的节电措施，是降低有杆抽油井电量成本的关键。
2 有杆抽油机井耗能高因素分析
2.1 泵容积损失大
一般来说，造成容积损失大的原因主要有两方面：一是当抽油泵严重漏失时，柱塞和衬套间径向间隙偏大，使泵的容积损失增大，造成无效功率损失相对增加，导致单耗偏高；二是当筛管堵塞严重时，造成泵的供液能力不足，柱塞两端压差大，导致柱塞与衬套摩擦损失和漏失量增加，无效功率损失增大，导致单耗高。根据生产数据统计这类井共有22口，对这部分抽油井，应采取换泵作业措施，开抽后及时优化调整抽汲参数，达到降低单耗的目的。
2.2地面无效摩擦损失功率大
当“五率”、盘根和皮带松紧度等调整不及时，会造成摩擦损失的增加，使无效功率损失增大，造成单耗高。这类井有12口。这些抽油井生产运行参数比较合理，但是单耗却达到12.8kWh/t以上。综合分析认为，这是由于地面设备摩擦损失消耗功率偏大造成的。针对这部分井，现场可通过加强调整“五率”、盘根和皮带松紧度等措施，减少地面传动、相对运动摩擦等无效、低效功消耗，实现降低单耗的目。
2.3 抽油井抽汲参数不合理
依据理论分析，在泵径、冲程和冲次中，对单耗影响最大的是冲次，单耗与冲次的平方呈正相关关系。因此，现场以“长冲程、大泵径、低冲次”的抽油机配置原则，在分析抽汲参数对单耗的影响时，以冲次为重心，结合其他相关生产数据，对抽汲参数进行合理匹配，从而降低单耗。
2.4抽汲参数偏小
一般来说，抽汲参数偏小指的是：在沉没度和泵效都较高的情况，泵径或冲程仍有调大的余地。此时，虽然举升高度和抽汲参数都比较低，对降低能耗是有利因素，但是由于产液能力没有得到充分发挥，使得单耗仍然偏高。针对这部分井，可以根据沉没度和泵效具体情况，通过软件优化，合理换大泵径、调大冲程，使产液量和举升高度的匹配更趋合理，从而降低单耗。另外，针对个别井的单井情况，还可以采取堵水和下调抽汲参数的措施，通过降低无效、低效液量的产出，减少单耗和吨油耗电。
2.5抽汲参数相对偏大
对于油层供液能力差的抽油机井，如果采用相对较大的参数抽汲生产，就会使沉没度偏低，进而导致抽油泵充满程度低，造成泵效低，此时，系统容积、水力和摩擦功率消耗相对较大，无效功消耗大，造成单耗偏高。对于这部分井，可以通过调小抽汲参数，采取间抽、换小泵、提高对应水井注水量等措施提高油层供液能力，降低单耗。
1.2.3抽汲参数不匹配
依据优化理论，分析认为这部分井主要是冲程、泵径偏小，冲次偏高，使抽油杆弹性变形损失、惯性载荷增加，耗电量增加的幅度大于液量增加幅度，导致单耗偏高。这类抽油井共有12口。对冲程有上调余地的井，可采取调大冲程、降低冲次进行调整；对冲程没有上调余地的井，可以采取换大泵、降低冲次措施进行调整，降低无效、低效功率消耗，从而实现降低单耗的目的。
3 有杆抽油机井节电降耗措施及效果分析
降低有杆抽油井耗电量涉及到采油队生产、技术、管理的方方面面，是一项系统工程。我们针对有杆抽油井耗电量的组成部分，有的放矢的采取措施，取得明显效果。
3.1 井筒耗能
3.1.1上提泵挂
沉没度的大小与油井产液量、油气比、原油粘度、含水等因素有关，一般来讲，动液面在保持一定的情况下，并不是沉没度越大越好，而是有一个合理的界限。计算时一般取沉没度为300米，稠油井400-500米。具体到生产中就是上提泵挂。
3.1.2降低冲次
河口采油厂采油四矿采油一队目前大规模应用自己的专利技术一节能减速器来实现降低冲次，节能减速器由一个轴承支座和两个大小不同的皮带轮组成，大皮带轮与电机通过皮带相连接，小皮带轮与抽油机皮带轮通过原皮带相连接。启动电机后，电机的皮带轮通过皮带带动大皮带轮转动，减速后通过中轴传给小皮带轮（减速比为电机皮带轮直径与大皮带轮直径之比），小皮带轮获得大转矩、慢转速后，通过抽油机原皮带带动抽油机慢冲次运行。节能减速器的使用增加了机械传动耗能，但它直接降低了冲次，降低了耗能，从整体来说节电效果明显，一般视前后冲次而言能够降低耗能1/3左右。
3.2 应用节能电机和节能控制箱
针对因抽油机井配套电动机装机功率偏大造成的高单耗，采取更换装机功率小的节能型电动机或对普通电动机进行节能改造，共计12台。该措施实施前后，平均装机功率降低8.6kW，功率利用率提高1.6个百分点，平均单耗降低2.1kWh/t，平均功率消耗减少1.5kW，平均单井日节电38.2kWh，节电率23.2%。
应用节能控制箱12台，安装前后通过节能控制与常规控制箱对比，节电率14.5%，平均单井日节电22.8kWh。
3.3 安装双功率电机
节能原理：双功率电机是在普通Y系列电机的定子上设计了2个绕组，一个是大功率绕组，一个是小功率绕组。它是用小功率绕组启动，瞬间自动转换到大功率绕组启动，启动后正常运行5～10s又自动转换到小功率绕组运行。大功率绕组的启动转矩高，小功率绕组效率高、功率因数高。这种电机主要是大功率启动，小功率运行，提高了电机的负荷率，解决“大马拉小车”的问题。大35-15-11井安装双功率电机后取得了较好节能效果。
对安装了15台双功率节能电机中的12台电机进行安装前后电参测试（表1）。测试结果表明：有功功率下降1.12kW，平均单井日节电26.8kWh，有功节电率10.5%，功率因数上升了0.38。
适度降低电机功率，不但能提高电机负载率，而且可以降低电机空耗产生的无功功率损失，减少耗电量，提高系统效率。
为了对现场的换电机工作进行指导，通过试验、摸索，总结出选择抽油机电机功率的光杆功率法，即根据光杆功率选择抽油机电机额定功率。对负载率低的电机进行“大调小”，可以达到提高抽油机电机负载率，实现节能的目的。
3.4落实抽油机保养、调整工作
抽油机各部件松动或润滑保养不好，造成皮带及抽油机各部件之间的摩擦、打滑、变形，致使抽油机不平稳运行，从而无功耗电，对此认真落实机械设备的紧固、润滑、保养、调整工作，按时进行一保、二保，确保抽油机正常运转。所有抽油机全部安装电机固定顶丝，真正做到及时调整。这些工作都有效的减少了无功损失，降低了有功功率。
4 结束语
2012年以来，河口采油厂采油四矿采油一队通过上面一系列细致的工作，在对抽油机井能耗设备全面調查统计分析的基础上，通过系统分析单井能耗水平和能耗的影响因素，积极优化生产参数，如调小抽汲参数，安装双功率节能电机、节电箱等各类综合配套节电措施，取得较好的节能降耗效果，有效地了降低了抽油机井单耗，为今后进一步采取节能降耗措施积累了经验。
参考文献：
[1]徐志平 杨红斌.浅析抽油机井系统提高效率方法.《江汉石油职工大学学报》 2011 第1期.
[2]卜文杰 王文秀 秦晓冬.提高抽油机井系统效率的理论分析与对策措施.《资源节约与环保》 2008 第3期