浅谈抽油机井系统效率提高的理论研究

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  [摘 要]随着国际严峻形势的发展,原油不可再生能源开采难度增大,降低采油成本是首要要解决的问题。其中抽油机井系统效率的提高是当务之急!
  [关键词]抽油机井 系统效率 降低采油成本
  中图分类号:TE933.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)41-0039-01
  大庆油田第五采油厂第三油矿,管辖区杏十二区和杏十三区纯油区、过渡带,全矿地质储量5804万吨,累计生产原油2547.77万吨,油井1323口,平均系统效率14.31%。如果系统效率提高一个百分点,将每年节约电能254.4×10kW·h。目前全国有百万口抽油机,其耗电量非常可观,因此对有杆采油系统效率的研究非常有意义。
  一、影响抽油机系统效率因素
  抽油机井能耗系统由两部分组成,地面部分和井下部分。地面部分分为电机、皮带、减速箱、四连杆、毛辫子、悬绳器、光杆、盘根盒;井下部分有泵效、抽油杆、流体粘度,井下管柱、结蜡情况。还有采油工的人为因素造成的效率降低。
  二、提高抽油机系统效率的措施
  技术装备水平。高水平和好性能的技术装备是提高抽油机井生产系统效率的重要基础。要想从根本上解决抽油机井系统效率低的问题,就应采用较先进的、节能型的技术装备。
  抽油机井生产系统优化设计水平。它是提高抽油机井系统效率的技术依托。在一定的油井条件和设备条件下,优化設计生产系统的工作制度,将在一定程度上提高抽油设备的运行效率和油井的生产效率。
  管理水平。高的管理水平是提高抽油机井生产系统效率的必要条件。及时准确地分析油井及其设备的工作状况、调整工作制度等,都会影响抽油机井的系统效率。有杆抽油系统效率抽油机有效功率与输入功率的比值为抽油机井系统效率,即:
  抽油机工作过程中负荷是不断变化的,因而其瞬时输入功率、光杆功率、输出功率等也是不断变化的,相应的各种瞬时效率也是不断变化的。为了便于研究,这里有杆抽油系统及各部分的效率主要是指抽油机每工作一个周期的平均效率,所采用的各种功率值,也是每一周期内的平均功率。
  效率分解
  抽油机系统的效率分为两部分,即地面效率和井下效率。以光杆悬绳器为界,悬绳器以上的机械传动效率和电机运行效率的乘积为地面效率;悬绳器以下到抽油泵为井下效率,即:
  (1)抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩
  (2)气体和充不满
  (3)漏失影响
  (4)体积系数的影响
  三、提升系统效率新工艺
  1、改善井筒流体流动条件的举升工艺技术是指通过热力、化学、稀释等措施使得井筒中的流体保持低粘度,达到改善井筒流体的流动条件,缓解抽油设备的不适应性,提高稠油及高凝油的开发效果等目的的采油工艺技术。
  该技术主要应用于原油粘度不很高或油层温度较高,所开采的原油能够流入井底,只需保持井筒流体有较低的粘度和良好的流动性,采用常规开采方式就能进行开采的油藏。
  2、改变动力机的工作特性。由于抽油机所用的动力机绝大部分是电动机,所以改变动力机工作特性的主要办法是用高转差率电动机(转差率8%~13%)和超高转差率电动机代替常规转差率电动机(转差率小于5%)。与普通电动机相比,在同样油井工况下,使用超高转差率电动机的电流和功率曲线平均值明显减小,曲线波动明显平坦。
  增加抽油机的转动惯量。抽油机节能的另一个方法是增加抽油机的转动惯量,充分发挥其动能均衡作用,降低电动机承受扭矩的波动量,达到节能的目的,如节能蓄能器。
  3、变频调速电动机
  这种方案是在普通电动机电源上加变频器,降低了电动机的容量,负荷率得到较大提高,变频器的输入功率因数接近1,并且改变了上、下冲程的速比,也改善了抽油系统的配合。这种方案无论从电动机本身还是从系统配合上都达到了节能目的
  4、可控硅调压技术
  根据自我整流特性,把两个可控硅反向并联地接在每一相中且连接到电机上,这样通过准确地控制可控制硅的导通点就能不断地调节电机的输入电压。这使电机有恰好的电压来加速负载运行。可控硅配电柜能一直随着负载情况“电子式地选配”电机,就像电机总是在满载情况下工作,所以电机的效率总是接近100%。
  通过对系统效率进行科学准确的分析有助于提出合理的解决方案,通过研究新的节能工艺来提高系统效率,降低抽油机井地面采油的能耗问题同时在应用中推广地面节能设备的规模和降低地面能耗的经验与方法,更好地为油气的开采和现代化建设服务。
  参考文献
  [1] 采油工艺原理北京石油工业出版社.1998.王鸿勋.张琪.
  [2] 提高有杆泵井系统效率的途径[j].石油矿场机械.993.冯耀中.
  [3] 提高抽油机井系统效率的方法[j].断块油气田2000.张志远.古小红王丽丽.
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