抽油机系统能量损失类型分析与节能措施

成刚+赵培杰+李玉芹+王丽君

摘要：抽油机采油系统将电能从地面传递给井下液体，从而把井下液体举升到地面。整个系统的工作过程，就是一个能量不断传递和转化的过程，能量的每一次传递和转化都会有一定的损失，如何充分利用井筒及地层能量，减少供给能量在传递过程中的损失，是我们的最终目标。本文全面分析了油田抽油机采油系统中的能量损失的类型，从强化科学管理和技术创新入手，推广应用系统节能降耗新技术、新工艺，从而达到提高系统效率和开发效益的目的。

关键词：节能降耗；企业经济效益；系统效率；提升对策

节能降耗是提高企业经济效益，增强企业竞争力的重要措施。对油田企业来说，主要能源消耗品种为原油、天然氣、电、成品油等，其中电在总能耗中所占比例最大，达48%左右，采油厂每年用电费用成本约占采油厂生产总成本的三分之一。为此，以节能降耗工作为切入点，从强化科学管理和技术创新入手，推广应用节能降耗新技术、新工艺，对提高系统效率，提高开发效益具有重要意义。

1抽油机采油系统中的能量损失

根据抽油机采油系统的组成，可以把系统的能量损失分为8部分。（1）电动机损失。一般常规鼠笼式电动机在输出功率为额定功率的60%-100%条件下工作时，其效率才能接近于额定效率，约为85%，即电动机损耗约占15%.抽油机电动机的负荷变化十分剧烈而频繁，因此电动机输出功率的变化远远超出了额定功率的60%-100%的范围，特别是当抽油机出现严重不平衡时，其电动机甚至可能在额定功率的，-20%-100%范围内变化，这时电动机的效率极低，损耗也大量增加。从现场实测看，油田电动机的损耗有的高达30%-60%。

（2）带传动损失。带传动损失可分为两类，一类是与载荷无关的损失，另一类是与载荷有关的损失。一般情况下，带传动损失以弯曲损失和弹性滑动损失为主。（3）减速箱损失。减速箱损失包括轴承损失和齿轮损失。一对齿轮传动功率损失约为2%-3%，则抽油机减速箱三对齿轮的传动损失为6%-10%。所以减速箱总的功率损失约为9%-10%。这是在润滑良好情况下的数据，如果减速箱润滑不良，功率损失将增加，效率将下降。（4）换向损失。对于游梁式抽油机，其换向部分主要是四连杆机构。四连杆机构的损失主要包括轴承摩擦损失及驴头钢丝绳变形损失。副轴承的功率损失约为3%。在抽油机驴头上悬挂抽油杆柱的钢丝绳与驴头反复接触发生挤压变形，同时被反复拉伸，因此产生变形损失，钢丝绳的变形损失约为5%。（5）盘根盒损失。主要是光杆与盘根间的摩擦损失。在正常情况下，盘根盒损失不大。如果抽油机安装不对中&光杆与盘根盒的摩擦力将成倍增加。（6）抽油杆损失。在抽油机采油系统工作过程中，抽油杆上下往复运动，抽油杆与油管间产生摩擦和抽油杆与井液间产生摩擦，造成功率损失。摩擦力增加了悬点载荷，而且使功率消耗大大增加。对于低戮油井，抽油杆与液体间的摩擦力较小。当油井中原油砧度很大，抽油杆与液体间的摩擦力可达10-25KN，对悬点载荷的影响很大。（7）抽油泵损失。抽油泵功率损失包括机械功率损失、容积功率损失和水力功率损失。机械功率损失主要是指柱塞与泵筒/衬套之间的机械摩擦所产生的功率损失，一般情况下其值较小。容积功率损失主要是指柱塞与泵筒/衬套之间漏失所产生的功率损失以及泵阀关不严和开关不及时造成漏失而产生的功率损失。水力功率损失主要是指原油流经泵阀时由于水力阻力引起的功率损失。

2采油系统降耗措施

2.1强化油井设备管理，降低油井用电单耗

（1）调节抽油机平衡，减少用电。在日常工作中落实好所有抽油机的电流资料、平衡块数量、平衡块位置，找出不平衡的井，并加强抽油井巡回检查制度的落实，及时发现问题及时整改，将平衡率控制在85%-105%之间，降低用电。根据实际情况分别采用调平衡、加平衡块、甩平衡块等措施，调节抽油机平衡率，达到节电目的。（2）调整皮带“四点一线”和皮带松紧度，提高皮带传动效率，降低油井耗电。（3）消除井口偏磨现象，降低井口摩擦

力。在实际生产中有些井存在井口偏磨现象，抽油杆与一侧盘根摩擦力明显增大，不但使盘根密封功能降低导致井口漏油并缩短盘根使用寿命，而且增加油井用电单耗.通过校机，克服井口偏磨，降低抽油机悬点载荷，阳氏用电。（4）合理调整盘根松紧度，降低井口摩擦力。由于井口盘根之间存在摩擦，在日常管理中合理调整盘根松紧度，达到井口既不漏油又使摩擦最小，可采用“溜边到底，三转一回头”加盘根松紧节电法，即“溜边到底”指将盘根涂抹少许黄油后顺着盘根盒溜边加到底；“三转一回头”指加完盘根，当盘根盒压盖里的隔兰吃劲后，盘根盒压盖紧上三圈左右，再回转一圈左右，保证盘根松紧适度，控制单井耗电上升。（5）优化电器设备及配电线路配置。对电机老化严重、功率与实际生产负荷不匹配、皮带轮轮径不合理等问题，采取更新及合理调整措施。缩短1. 14KV配电线路，力争6kV线路到井口，降低线损.

2.2优化油井生产运行，提升采油系统效率

（1）优化油井工作制度。对“低泵效、低产量、大冲次”供液差油井，在不影响产量的情况下，优化生产参数降低耗能。对“高泵效、高液量、高含水”具有自喷能力的油井，采取停井自喷方式优化生产方式；对含水大于99%、产量低的油井实施计关，提高生产效益；对间歇出油井摸索生产规律，实行间开生产，又达到“削峰填谷”目的；对“供液充足、泵径小、泵挂深”的油井，实施“下大泵、上提泵挂”措施，提高生产能力。 （2）优化井筒工艺。对井筒及近井地带堵塞的油井，采取增压泵试挤、射流解堵、防砂等工艺进行疏通，改善油井供液状况。对井下杆柱偏磨严重的井，实施防偏磨优化设计，配套应用防偏磨工艺；对作业油井进行杆管优化组合、上下互换和开井参数优化，降低能耗。

2.3加强低效高耗井治理，降低单井能耗

（1）合理优化油井参数，降低油井用电单耗。根据油井供液状况，在不影响产量的情况下，合理下调参数，降低抽油机负荷，使油井耗电下降。（2）作业参数优化.油井躺井后要全部进行参数优化，尽量采用“大泵径、长冲程、低冲次”生产，以减少油井耗电；加大油井上提泵挂管理，对注水开发单元内的常规作业井，实施上提泵挂，油井保持合理沉没度，使平均泵挂深度小于800m，注水开发单元沉没度保持在250m以内，有效降低抽油机负荷，降低电机耗电，提高系统效率。 （3）改变工艺方式。对供液差、偏磨严重的油井，可通过改变采油方式，如抽油泵改为螺杆泵，降低油井单耗。（4）完善注采井网，补充地层能量，提高注水压力、管线除垢，降低管损，提高单井注入能力和动液面，降低油井耗电.

（5）加强基础管理。对稠油井加降粘剂，降低油井耗电；对供液差、油稠的油井通过地面掺水改为泵上或泵下掺水，降低油井单耗。

2.4加强油井泵效管理，节约用电

及时进行低泵效井调查，找出抽汲能力大于供液能力的油井，适当降低油井地面生产参数。对泵效低于30%的井进行诊断，按管理类低泵效井、地质类低泵效井、工艺类低泵效井进行分类。对管理类低泵效井，进行下调生产参数试验，以泵效提高10%作为有效；对地质类低泵效井、工艺类低泵效井，在下次作业中必须进行抽油机机型、泵级、沉没度等优化，使低泵效井降为最少，节约用电.

3结束语

通过强化油井设备管理，优化油井生产运行，加强低效高耗井治理，提升采油系统效率取得了良好的节能降耗效果，具有显著的经济效益和社会效益。endprint