提高地面机采设备生产效率

唐力明 李莉 郭爱华

一、地面机采设备生产系统概况

随着石油资源的不断开发利用，胜坨油田大多数已由自喷采油转入机械采油阶段目前油田广泛采用的机采方法主要有有杆泵、电动潜油离心泵、螺杆泵、水力泵和气举等。由于各油田开发历史、开发方式和油井情况不同，采用的机械采油方法也各有侧重，但总的来说，机采井的比例都在逐年上升，机械采油已成为当今油田开发的主要工艺，各种机采方法亦在不断地发展和完善。

胜坨油田机械采油工艺主要应用有杆泵、电潜泵、螺杆泵、水力泵等方式。在机械采油工艺中，又以有杆泵采油方式的比例为最高。电动潜油泵采油技术由于能适应大排量、高扬程提液，在油井转抽初期和高含水阶段都有优势，目前，其井数已居机械采油各种方式的第二位，但其采液量却往往占机械采油各种方式的第一位。对于低产能井、有杆泵难以开采的稠油井和含砂较高的油井的开采，螺杆泵采油技术独具优势，近年来用得越来越多，已居机械采油的第三位。水力活塞泵、水力喷射泵、气举等采油方式在一定的条件下都在应用，但其规模却相当有限。因此，重点发展、配套、应用好前三种采油方式是机械采油行业的主要任务。下面主要谈谈提高有杆泵采油系统效率的做法。

二、有杆泵采油系统效率现状

胜坨油田整个有杆泵采油系统来说效率偏低，一般情况下地面效率应在80%左右，井下效率在70%以上，系统效率为60%左右。通过有关资料来看，有杆泵抽汲系统的井下平均效率为53%，而总系统效率仅在25.8%左右。有杆泵采油系统包括地面驱动系统和井下采油系统，因此，我们从以下两个方面入手，对有杆泵采油系统现状进行分析。

（一）地面驱动系统现状及其分析

影响地面效率的主要因素是抽油机的悬点运动情况和平衡状况，而工作参数的配置影响悬点的运动， 抽油机的平衡状况对电机的工作有直接影响。此外，传动带、减速器等的传动效率也影响地面系统效率。

1、电动机与抽油机的匹配情况

（1）Y系列普通电动机。对于油田常用的三相异步电动机在理想情况下的效率为90%左右。然而，由于油田使用的电动机工作负荷特点与按恒定负荷设计制造的通用电动机的工作特性不匹配，通常存在“大马拉小车”现象。这种情况使电动机在运行时很不经济，影响了电动机的运行效率。油田使用的普通Y系列电动机的负载率大部分低于允许运行状态的负荷率。

胜坨油田在电动机使用上普遍存在负载率低的现象。现场中应用的抽油机运行不平衡，使电动机电流变化不均匀，内耗大大增加，使用寿命受到严重影响，造成能源的浪费，运行状态不经济，影响整个抽汲系统的效率。

（2）节能电动机。为了解决抽油机使用电机时普遍存在的“大马拉小车”问题，采油厂相继使用了节能电动机。目前在用的有超高转差率节能电机、变频调速电机、双功率电机等。节能电动机在使用中与普通电动机相比，机械特性较Y系列普通电机有所改善，能较好地适合抽油机井变负荷的工况，具有较好的节能效果。但在使用节能电机前，没有根据实际情况选择转矩型式，而是拿来就用。因此电机的潜力没能充分得到发挥，同时造成了功率的浪费，使电机的功率因数不高，负载率低，电机在低效率下运行，很不经济。如在使用时加强管理，则可望进一步提高电机的功率因数，使电机的能力得到充分发挥。

2、抽油机的使用

从理论分析和现场使用中可以看出，抽油机的传动效率是比较理想的，可达80%左右。全油田在用的抽油机种类很多，各类型的抽油机运行中的效果各有所不同，现分述如下。1）常规型游梁式抽油机。其工作方式为对称循环方式，是目前油田使用最普遍的一类抽油机，其上、下冲程时间相等，但在实际工作中，由于作用在抽油机驴头悬点上的载荷相差很大，悬点运动速度和加速度的变化使载荷极不均匀，现场中不平衡运转的现象很普遍，电机的工作状态恶劣，电机在低效率下运行，工作能耗偏高；减速箱、抽油泵等效率受到影响：寿命短、能耗大。据统计常规型游梁抽油机的平均系统效率只有20%左右。

2）前置式游梁抽油机。前置式游梁机与常规机相比较，有一些独到之处。（1）平衡效果好。运行比较平衡，机械磨损小，噪音小，整机寿命长。（2）光杆最大载荷小，由于存在极位夹角，上冲程时间较长，光杆加速度较小，惯性载荷小。（3）节能效果好。与同级的常规型游梁式抽油机相比较，前置式抽油机所配电动机的容量一般可比同型游梁机小一个级别。但由于前置式抽油机结构不平衡重较常规型增加，安装维修也较常规型差，工作时前冲力较大，影响了机架的稳定性，故它的应用受到制约。

3）异相型游梁式抽油机。异相型抽油机具有常规型和前置式抽油机的优点。其在使用时平衡效果较好，上、下冲程载荷变化比常规型游梁机的平缓，抽油机的使用寿命提高。据统计其效率可比常规型游梁机高2.5%-4%。

4）无游梁式抽油机。目前油田上常用的无游梁抽油机主要是皮带式抽油机。由于长冲程、低冲次抽汲，加之配套工艺的实施，减少了机、杆、泵的损耗，延长了油井的免修期；节电效果显著。皮带机提升每千米深度每方液的能耗为5.24度，而12型游梁抽油机耗电为11.6度，是皮带机的2.2倍。

3、动力传递方式

目前，油田常用的动力传递方式是普通三角皮带和窄V联组皮带。普通三角皮带一般为3根—8根组合。在采油现场发现，由于制造工艺水平的限制，组合在一起的皮带的松紧程度很难保持一致，因此传动时就不可避免地造成各根皮带受力不均匀，从而引起皮带之间的相互错动和打滑以及皮带的振动。这样使皮带在传递功率时损耗了一部分能量，降低了传动效率，与之相对比，窄V联组带在使用中很少发生相互错动、打滑等现象。

三、提高地面机采设备生产效率的方法

（一）、合理匹配抽油设备

从采油设备角度来说，推荐采用节能电机和异相型抽油机配合工作；应用优化设计软件，遵循供采协调原则，优化设计工作参数。对于低渗透油藏，设置的工作参数应满足地层供液能力，泵挂尽可能深一些；对于稠油油藏，宜采用长冲程、低冲次的工作制度；对于供液能力差的油藏，应采用油井抽空控制器，实行间歇抽油等。

（二）、电动机的合理匹配

（1）提高电机负载率。众所周知，三相异步电动机的负载率决定着电动机的功率因数和运行效率。为此在使用电动机时应根据实际情况适时调配电机，提高电机的负载率，电机的运行效率提高，整个采油系统的效率会大幅度提高。

（2）应用节能电动机。应用节能电动机，提高电机运行效率。如使用超高转差率节能电机、永磁电机、大扭矩电机可以减小悬点载荷的波动范围，延长设备使用寿命。

2、抽油机的合理选用

（1）根据油井工况选用抽油机。在油田使用抽油机时普遍存在抽油机的额定悬点载荷远远大于使用中的最大悬点载荷的现象。这说明使用中存在抽油机选择的问题。但是由于油井工况的常变，这一现象也不能完全避免，建议使用时根据实际情况适时进行调配，充分利用抽油机的能力，节约投资。

（2）适时调整平衡。由于油井工作时的载荷是经常变化的，因此要根據油井的实际工况经常进行调整平衡。

（3）抽油机及工作制度的合理匹配。针对各种类型的油藏，采用相应类型的抽油机及油井的工作制度。在抽油机的选用上，应尽量选用节能抽油机（异相型或前置式抽油机）或皮带抽油机，这两类抽油机能能节约电力、节约成本。

（三）传动带的选择

现场应多使用窄V联组带，以克服三角带传动的振动、摩擦、打滑等现象及造成的能量损失，提高功率利用率，减小因传动不稳而造成的电机、抽油机及井下泵和杆柱的振动，减少维修和作业费用。使用普通皮带时以满足摩擦传递功率的最少根数为佳。根据对相同工况下使用窄V带和普通带的效率对比了解到，使用窄V带可使系统效率提高2%左右。

参考文献：

[1]孙国 胜坨油田特高含水期井网重组技术优化研究 [j]油气地质与采收率，2005，12 （3）：48-50