影响抽油机井系统能耗因素分析与降耗对策

李亦旅

【摘 要】目前，抽油机井能耗主要是电能。而能耗费用高已经成为开发操作成本超支的重要因素。因此必须熟悉抽油机井能耗各方面因素，优选能耗设备，通过抽油机的优化设计，调整电动机的抽汲参数，加强能耗设备改造力度，从整体降低抽油机井的生产运行能耗，达到较好的节能效果。本文首先对影响抽油机井系统能耗因素分析进行了分析，阐述了抽油机井的节能降耗的相关对策。

【关键词】抽油机井；能耗分析；因素分析；降耗对策

一、抽油机井耗电现状调查分析

查阅了某区块历年油井的生产资料（油井基础资料和电机电流资料等），并结合抽油机井生产情况，经过测算发现，抽油井的平均电机功率为22.7KWh，单台电机的功率利用率0.68，日耗电在370.5KWh，通过对比分析，发现有37口井的实际平均日耗电量偏高，其中19口井沉没度小于100m，并且平均泵效都小于15%，参数偏大，这19口井的平均单井日耗电398KWh，并且检泵周期只有402天，远远小于平均检泵周期650天的水平，同时存在着抽油机平衡率低（平衡率小于75%）的井13口井，电机与抽油机匹配不合理的井2口井，盘根过紧2口井。参数不合理、平衡率低也是影响抽油机耗电的主要因素。

二、影响抽油机井系统能耗因素分析

1.抽油机负载率偏低。当前，抽油机的负载率处于偏低水平。当抽油机机型偏大，轴承和齿轮就会增加承担负荷，导致无效功率增加，抽油机载荷利用率变小，抽油机总体利用水平就会被拉低。通常可以更换为小机型抽油机，达到降低单耗的目的。抽油机在运转过程中，当电动机额定功率偏大，单井产量偏低，会造成无效功率损失的增加，为了降低无用功消耗，提高抽油机的利用率，可以将电动机控制在高效区运行。

2.抽油井抽汲参数不合理。单耗与冲速的平方呈正相关关系，因此冲速中对单耗影响较大。通常在抽汲参数的匹配中，会根据长冲程、低冲速、大泵径的原则，结合其他影响因素进行优化设计，将能耗和单耗尽量控制在最低水平。但是目前，抽汲参数偏小的现象较为普遍，导致产液量能力没有得到充分发挥，无法降低单耗。这种情况可以通过软件优化调节冲程，还可以利用堵水的方式降低无效采出液的消耗，从而降低能耗。如果抽汲参数偏大，会导致抽油泵充满程度低，会增加无效功消耗，这时可通过调节检换泵、安装减速装置等方式控制单耗。

3.抽油机无效功偏多。当抽油泵严重漏失或者堵塞严重时，会使泵的供液不足，导致无效功率损失增加，造成相对单耗高，泵容积损失大，不利于抽油机的良性运行。这时应进行检泵操作，优化匹配参数，对泵况进行恢复。抽油机部件调整不及时也会造成地面无效摩擦损失功率偏大，使无效功率损失增加，单耗偏高，这时通过采用调整松紧度的方式减少相对摩擦。

4.抽油机不平衡。从抽油机井的平衡方式来分析，抽油机井的平衡方式会随着作业的进行儿发生改变，因此研究抽油机井实现随动平衡。调查表明，目前抽油机井平衡率不到75%，是造成抽油机井能偏高的原因之一。

三、抽油机井的节能措施应用与分析

1.强化生产管理合理调整生产参数。针对前面的影响抽油机井耗电偏高的问题，根据生产实际，通过采取加强生产管理，合理调整生产参数及确定合理的工作制度，见到了很好的节电效果。抽油机井生产过程中由于工作参数过大，会使采液能力大于供液能力，供采不平衡，形成充不满的现象。严重时会出现泵干磨而烧泵的现象。由于机杆泵组合不合理会引起抽油管杆柱振动加剧，影响抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩，从而降低泵效。针对这一问题，根据测得的功图、液面，并结合单井的产量、压力、机型等具体情况跟踪分析，并及时与地质队联系，优化调小工作参数，对沉没度低参数大的11口井调小参数，调小参数后，对低液面的15口井进行了调小对比调参前后，平均泵效提高了4.4个百分点，平均单井电流减低2.8安培。

通过对抽油机运行参数的合理调整，降低了低液面井的工作参数，平均单井减小电流4.4安培，达到了减小电流的目的。

2.采用智能电控制装置。对于供液不足井，应有针对地选择抽油机以提高节能效果，例如在供液不足井上作业前选用抽油机智能间歇节电控制装置进行模拟试验，根据短波吸收原理合理地设置气液比值，从而实现装置试验的自动化控制，通过对实际气液比值数据进行分析与研究，就可以设计出自动调整停、开机的抽油机程序，促进抽油机作业的高效稳定进行。利用智能电控制装置有利于降低抽油机损耗率，能极大缩短抽油机工作周期，可以有效实现抽油机井节能的目的，还能延长抽油机的使用寿命，提高了抽油机生产管理的科学性和有效性。

3.改造非节能抽油机的结构。目前大部分的抽油机都采用供电模式，耗电量占据整个机采系统总耗电量的90%以上，因此抽油机是油田采集作业中最耗电的设备。据调查，油田生产中使用的大部分抽油机都是非节能型的，单机能耗较高，节能效果低下，严重影响了单井产液效率。所以，我们应加强对非节能抽油机的改造，实现节能降耗。目前改造使用的复合平衡抽油机属于下偏杠铃游梁类型的，是在普通游梁抽油机的基础上进行加工而成的，根据其杠铃质量中心的方位与结构特点，与游梁中心水平线的角度进行校对与调整，使连线偏向下一个角度，而运转圆弧的半徑是保持固定的，这样就能有效加大力矩，减少连杆传动过程中的抽油机的性能损耗，极大提高了采油效率。另外，在对抽油机改造之前，应选择性能系数低且寿命长的机型，这样能促进节能效果的提升，还能提高改造机的利用率，降低改造的平均成本。

4.提高泵效恢复地层供液能力。由于地层供液能力低，抽油泵的吸入口压力低于饱和压力，造成地下的原油中溶有大量的天然气在泵吸入口脱出，气体进泵必然减少进泵液体的量，从而使泵效降低，有时候出现气锁现象的发生，针对这一问题，在生产过程中利用套管放气阀或人工控制的方法将产出的天然气从套管放入回油管线，对8口供液不足井中的3口井实行了这一措施，见到了很好的效果，起到了降低套压、沉没度上升、泵充满系数变大，泵效提高的作用。对比3口井，措施前后平均单井套压下降了0.58 Mpa，泵效上升了4.7个百分点，日增加产液0.3t，日增油0.1t。对其他5口供液不足的井实行了每天生产8小时的间抽措施，间抽后产量没有发生变化，达到了节电的目的。

5.有效提高抽油机平衡率。抽油机的平衡率，一方面决定是影响抽油机的使用寿命，另一方面是影响抽油井的耗电，平衡率低使抽油机运行过程的上下行程中载荷变化过大，进而使平均电流过大，增加了油井的耗电，在这种情况下对13口不平衡的井采取了调整平衡的措施，调整后有10口井平衡率达到85%以上，3口井达到75%以上，并且调整前后电流对比，平均单井电流下降3.4安培。

6.调整电机。对大马拉小车的2口井，把2口井的电机由37KW调小到22KW，调整后，2口井的生产正常，这样单井功率降低15KW，日单井节电200KWh，2口井到现在已经生产超过9个月时间，节电达到8.2万KWh。

通过以上措施的实施，达到了节约抽油机井耗电的目的，也为进一步搞好抽油机井降低耗电提供了经验保证。

四、结语

近年来，我国油田机系统能耗不断增加，单井能耗费用严重阻碍了抽油机未来的应用于发展。抽油机井系统能耗与抽油机负载率、抽汲参数以及无效功等因素有关，要熟悉抽油机井的综合能耗因素，优选能耗设备，进行抽油机的装置优化，对非节能抽油机进行节能改造，从宏观系统层面实现节能，全面提高机采系统的能源利用率，有效地降低能耗。

【参考文献】

[1] 刘波. 抽油机井系统效率影响因素分析及对策研究[D].长江大学，2013.

[2] 吴雪琴. 有杆抽油系统能耗与节能技术研究[D].长江大学，2012.