目錄一、概述二、機械采油系統(tǒng)效率設計的原理三、理論研究及計算公式四、現(xiàn)場應用效果分析五、經濟效益分析六、結論及探討一、概述一、概述

抽油機井生產系統(tǒng)應用廣泛，且系統(tǒng)效率低，影響著油氣田的開發(fā)效益。因此，針對油藏地質與流體特點，運用系統(tǒng)工程理論和方法，以經濟效益和系統(tǒng)效率為目標，分析抽油機井生產狀況，研究抽油機井生產系統(tǒng)的合理工作參數(shù)設計和設備配置以及節(jié)能降耗，是油田高效生產的重要途徑之一。系統(tǒng)效率是抽油機井經濟運行的綜合評價指標，是機采能耗評價的主要標志。其目的就是起到減少泵和油管漏失的作用；采用高性能的一、概述地面及井下設備以及優(yōu)化的設計參數(shù)來減少各種功率損失，從而到達節(jié)能降耗的目的；延長設備使用壽命、減少設備投資和維護費用支出來提高經濟效益和油田的管理水平。遼河油田分公司某采油廠已經連續(xù)四年規(guī)模實施該工程,先后實施了490多井次。根據(jù)最新調查，我全廠的平均系統(tǒng)效率僅為14%-19%，遠低于全國的平均系統(tǒng)效率26%這個指標。因此我們引進了?一種有桿泵機械采油參數(shù)確定方法?的能耗最低設計軟，一、概述實際應用后系統(tǒng)效率大幅度提高了。系統(tǒng)效率由優(yōu)化前的19.34%提高到了29.8%，平均單井系統(tǒng)效率提高10%以上；單井平均日產液由優(yōu)化前14.6t/d提高到17.0t/d，單井平均提高了2.4t/d；輸入功率由優(yōu)化前的6.44KW下降到4.85KW，單井平均耗電下降了1.59KW；平均單井有功節(jié)電率達25%以上的顯著效果。一方面采用高性能的地面及井下設備以及能耗最低系統(tǒng)優(yōu)化設計參數(shù)來減少各種功率損失，從而到達一、概述節(jié)能降耗的目的；另一方面能夠延長油井檢泵周期，降低作業(yè)本錢，并減少井下作業(yè)占井時間而增產原油；減少設備投資和維護費用支出來提高經濟效益和油田的管理水平，提高抽油機井生產系統(tǒng)的效率、到達節(jié)能降耗的目的。目錄一、概述二、機械采油系統(tǒng)效率設計的原理三、理論研究及計算公式四、現(xiàn)場應用效果分析五、經濟效益分析六、結論及探討二、機械采油系統(tǒng)效率設計的原理機械采油系統(tǒng)效率，是機械采油的有效功率與輸入功率的比值。也就是對每噸液量在100米舉升高度的相對能耗的評價。采用以能量消耗最低或以機采本錢最低為原那么的機采參數(shù)確定方法，利用計算機實現(xiàn)的機采參數(shù)優(yōu)化設計方法。其計算公式如下：P有＝86400QH有gμ＝P有P入二、機械采油系統(tǒng)效率設計的原理二、機械采油系統(tǒng)效率設計的原理目錄一、概述二、機械采油系統(tǒng)效率設計的原理

三、理論研究及計算公式四、現(xiàn)場應用效果分析五、經濟效益分析

六、結論及探討三、理論研究及計算公式3.1系統(tǒng)效率實現(xiàn)率的概念系統(tǒng)效率實現(xiàn)率〔用R表示〕定義為抽油機井在目前的生產條件下的系統(tǒng)效率值〔用η表示〕與在主要設備-抽油機不變的情況下完成相同的生產目標理論上能夠實現(xiàn)的最正確的系統(tǒng)效率值〔用ηbest表示〕之比，定義式如下：R=η/ηbest×100%從系統(tǒng)效率實現(xiàn)率的定義可以看出，對生產相對穩(wěn)定的同一油井或同一油田，其最正確的系統(tǒng)效率值是變化不大的，系統(tǒng)效率實現(xiàn)率的上下主要取決于該井或該油田系統(tǒng)效率的上下，因而系統(tǒng)效率實現(xiàn)率直接反映了該油井或油田的系統(tǒng)效率管理水平。三、理論研究及計算公式由系統(tǒng)效率實現(xiàn)率的定義，得到1-R=(ηbest-η)/ηbest，該等式右邊代表了最正確系統(tǒng)效率值與目前系統(tǒng)效率值的差距與最正確系統(tǒng)效率值的比值，也等于生產目標一致的情況下的實施提高系統(tǒng)效率的最正確節(jié)電率。因此一口油井或一個油田的系統(tǒng)效率實現(xiàn)率也直接反映了該油井或油田的提高系統(tǒng)效率的潛力大小。三、理論研究及計算公式在系統(tǒng)效率實現(xiàn)率定義中，系統(tǒng)效率η受很多因素的影響，同樣地，系統(tǒng)效率最正確值ηbest也受這些因素的影響，比值關系使得系統(tǒng)效率實現(xiàn)率R排除了各井自身因素的影響，從而使各抽油井在系統(tǒng)評價中具有一樣的起點。由此我們可以用系統(tǒng)效率實現(xiàn)率這一個指標進行單井、區(qū)塊、采油隊、采油廠和油公司之間的系統(tǒng)效率管理水平的評比。這將使系統(tǒng)效率管理工作變得科學、公平而簡單。三、理論研究及計算公式三、理論研究及計算公式(1)三、理論研究及計算公式

〔2〕粘滯損失功率：(2)

式中

ili為將下泵深度均分為N段，每段油管中的液體的平均粘度與對應油管長度的乘積之和，它反映油管中液體粘度隨深度變化對粘滯損失功率的影響，其影響因素有油層溫度、井口溫度、原油析蠟溫度、產液量、含水率及脫氣原油粘度，其函數(shù)關系為三、理論研究及計算公式ili=C10(ti－tw)+C20Ql(1-fw)(tw－tt)+C30(-fw2+1.2fw)+C4〔3〕

由于從井底到井口各深度點所對應的地層溫度是逐漸降低的，原油粘度也必然隨著溫度的變化而變化。三、理論研究及計算公式反映溫度變化對粘滯損失功率的影響的主要變量是井口溫度，其影響因素有油層溫度、地表溫度、產液量、含水率、動液面及膨脹功率，其函數(shù)關系為:tt=K1〔Ql+0.72Qlfw〕〔ti-t0〕+K2〔Ql+0.72Qlfw〕H+K3Pe+K4〔4〕三、理論研究及計算公式〔3〕滑動損失功率：

〔4〕膨脹功率：當Ps≥Pb且Pw<Pb時

〔5〕

2kknsLgqfP×××××=(6)三、理論研究及計算公式當Ps≥Pb且Pw≥Pb時Pe=0〔7〕當Ps<Pb且Ps>Pw時當Pw>Ps且Ps<Pb時Pe=0〔9〕(8)三、理論研究及計算公式(5)有效功率：

(6)產液量、輸入功率及系統(tǒng)效率：

Pi=Pu+Pr+Pk+Pef-Pe(12)η=Pef/Pi=Pef/(Pu+Pr+Pk+Pef-Pe)(13)(10)(11)三、理論研究及計算公式式中Pu為地面損失功率，kW；Fu和Fd為光桿在上、下沖程中的平均載荷，kN；s為沖程，m；n為沖數(shù)，1/min；Pd為電機空載功率，kW；k1、k2分別為傳輸功率、光桿功率的傳導系數(shù)；Pr為粘滯損失功率，kW；μi為第i段液體粘度，mPa.s；li為第i段油管長度，m；m為管徑桿徑比，無因次；ti,tt,t0,tw分別為地層溫度、井口油溫、地表溫度、原油結蠟溫度，℃；C1、C2、C3、C4、K1、K2、K3、K4為常數(shù)；三、理論研究及計算公式Pk為滑動損失功率，kW；L為井斜的水平軌跡長度，m；qr為桿重度，N/m；fk為桿與管的磨擦系數(shù)；Pe為膨脹功率，kW；Ql和Qo分別為產液量、產油量，t/d；Pb為原油飽和壓力，Mpa；α為溶解系數(shù)，m3/(m3.Mpa)；Ps為漂浮壓力，Mpa；Pw為井口油壓，Mpa；Pef為有效功率，kW；ρ為混合液密度kg/m3；g為重力加速度，m/s2；H、h分別為動液面深度和有效揚程，m；Pi為電機輸入功率，kW；η為系統(tǒng)效率，%；D為泵徑,m；ηp為泵效，%。三、理論研究及計算公式一口抽油機井最正確的系統(tǒng)效率值可按如下步驟獲得：〔1〕在保持抽油機不變的情況下以目前的生產目標〔及目前產液量、含水率、動液面、油套壓〕為根底，將各種管徑、各種桿柱鋼級、各種泵徑與各種泵掛〔對應科學的桿柱組合〕、各種沖程、各種沖次一一組合，每一種組合對應著一種機采系統(tǒng)效率，即對應著一種能量消耗和一種管、桿、泵的投入與年度損耗。三、理論研究及計算公式〔2〕根據(jù)輸入功率計算公式分別計算出每一種機采參數(shù)組合所對應的輸入功率，計算出每一種組合相應的年度耗電費用，根據(jù)各種管柱、各種桿柱、各種泵的價格，計算出每一種組合相應的年度機械損耗值，并考慮一次性投資的年利息。合計出每一組機采參數(shù)所對應的機采年耗本錢?！?〕以輸入功率最低者或年耗本錢最低者對應的系統(tǒng)效率值為該井最正確的系統(tǒng)效率值。目錄一、概述二、機械采油系統(tǒng)效率設計的原理三、理論研究及計算公式四、現(xiàn)場應用效果分析五、經濟效益分析六、結論及探討四、現(xiàn)場應用效果分析四、現(xiàn)場應用效果分析質檢站核實確認后，得到抽測結果如表1所示：

項目日產液噸/天有用功率kw輸入功率kw系統(tǒng)效率（%）節(jié)電率（％）優(yōu)化前14.61.2416.4419.2824.69優(yōu)化后17.01.4304.8529.46差

值2.40.189-1.5910.18四、現(xiàn)場應用效果分析由表1可知：單井平均日產液由14.6t提高到17.0t，單井日均提高了2.4t；有用功率由1.241Kw提高到1.430Kw，單井平均提高了0.189kw；輸入功率由優(yōu)化前的6.44kw下降到4.85kw，單井平均耗電下降了1.59kw；系統(tǒng)效率由優(yōu)化前的19.28％提高到29.46％，平均單井系統(tǒng)效率提高了10.18%；平均單井有功節(jié)電率為24.69％，當然產量的提高與局部井的注汽有關。但是即使在產量增加的情況下，能耗卻下降了24.69％。四、現(xiàn)場應用效果分析4.5優(yōu)化效果分析對已經驗收的91口油井進行細化，以便分析出優(yōu)化效果及其規(guī)律，把系統(tǒng)效率與產液量分別按5個等級劃分，將優(yōu)化前后數(shù)據(jù)進行比照，具體數(shù)據(jù)見表2與表3：表2已驗收油井優(yōu)化前后系統(tǒng)效率分段統(tǒng)計表系統(tǒng)效率范圍小于10%10%～20%20%～30%30%～40%大于40%優(yōu)前井數(shù)（口）14353363所占比例15.4％38.5％36.3％6.6％3.3％優(yōu)后井數(shù)（口）217301923所占比例2.2％18.7％33.0％20.9％25.3％

四、現(xiàn)場應用效果分析表3驗收油井優(yōu)化前后日均產液量分段統(tǒng)計表日產液量范圍小于5t/d5～10t/d10～15t/d15～20t/d大于20t/d優(yōu)化前井數(shù)823271419所占比例8.8％25.3％29.7％25.4％20.9％動液面888.13833.2776.48759.50639.05日均液(t/d)4.187.7212.7617.8827.64平均效率7.20％13.13％18.65％24.54％29.62％優(yōu)化后井數(shù)414232228所占比例4.4％15.4％25.3％24.2％30.8％動液面816800.6815.74754.36677.29日均液(t/d)4.258.0212.5817.2326.8平均效率9.77％18.62％25.46％31.05％40.9％

a.優(yōu)化后系統(tǒng)效率在小于10％區(qū)間油井由14口降低到2口，系統(tǒng)效率在大于40％區(qū)間油井由3口增加到23口，說明優(yōu)化設計方案是確實可行并具有明顯效果的（低效油井具體分析）；

四、現(xiàn)場應用效果分析

由表2與表3優(yōu)化結果分析：b.系統(tǒng)效率在20％～40％區(qū)間油井總數(shù)為49口，占總數(shù)53.8％，說明大多數(shù)油井的系統(tǒng)效率可以提高到這一區(qū)間，與初態(tài)測試結果比較，系統(tǒng)效率小于20％的油井中有61.2％的油井可以提高到這一水平。c、平均日產液越高的油井平均系統(tǒng)效率也高，因此這部分油井其系統(tǒng)效率實現(xiàn)率也較高，提高機采效率工作應多注意低產井。四、現(xiàn)場應用效果分析4.6低效油井分析在抽測的91口油井中只有錦45-14更14與錦607-58-661效果不好，優(yōu)化前后主要參數(shù)見表4：：

表4低效油井優(yōu)化前后主要參數(shù)表

井號類型產液量動液面設計沖次泵掛有用功率輸入功率系統(tǒng)效率錦45-14更14優(yōu)化前3.78903.7/2.44.76945.520.3816.156.20優(yōu)化后4.48134944.790.4144.938.39錦607-58-661優(yōu)化前4.98513.84.43777.950.4857.716.29優(yōu)化后48724.43771.70.4035.826.92

a.經查資料發(fā)現(xiàn)，這兩口油井供液能力差是系統(tǒng)率低得主要原因，在所有抽測油井中只有4口油井平均日產液小于5t/d，平均系統(tǒng)效率為9.77％；

四、現(xiàn)場應用效果分析

由表2與表3優(yōu)化結果分析：分析原因有以下兩點b.另一原因是抽油機工作制度沒有落實，兩口油井都未調整到設計沖次數(shù)，如果能夠落實沖次，按預測軟件計算，這兩口井系統(tǒng)效率能提高到12％以上。四、現(xiàn)場應用效果分析

2003-2006年優(yōu)化前后主要參數(shù)表實施年份井次(口)優(yōu)化前日產液(t/d)優(yōu)化前系統(tǒng)效率(%)優(yōu)化后日產液(t/d)優(yōu)化后系統(tǒng)效率(%)節(jié)電率(%)備注20036033.415.438.9829.3629.4稀油20048018.8518.7521.3328.1130.6稠油20054820.220.922.333.0627.71稠油200616014.619.31729.4624.69稠油四、現(xiàn)場應用效果分析

從上圖可看出，稀油井的實施效果明顯好于稠油井，但平均系統(tǒng)效率都提高了10%以上，到達了預