1、抽油機井系統(tǒng)效率 技術(shù)及應(yīng)用,采油工藝研究院采油工藝室,2、抽油機井系統(tǒng)效率的定義及影響因素,3、提高系統(tǒng)效率的對策,4、結(jié)論與認識,1、抽油機井系統(tǒng)效率管理的意義,一、抽油機井系統(tǒng)效率管理的意義,抽油機井系統(tǒng)效率的研究并不是一個新課題或新領(lǐng)域，但是眾多的采油工程、開發(fā)等教科書上討論的較少，自1996年行業(yè)頒發(fā)的系統(tǒng)效率測試標準出臺后，該項技術(shù)逐漸進入廣大采油工程人員的視線，通過幾年的探索與研究，目前已經(jīng)達到可操作的程度。,但由于思維定式的改變，必然要引起設(shè)計思想的改變。傳統(tǒng)的抽油機井優(yōu)化設(shè)計方法是追求井口產(chǎn)量為目標，采用節(jié)點分析技術(shù)，對井下桿柱工作參數(shù)的進行優(yōu)化組合，這一舉升設(shè)計思想已不再適

2、應(yīng)股份公司高效、低耗的生產(chǎn)指導思想。而以提高抽油機井系統(tǒng)效率、降低生產(chǎn)成本、降低抽油機能耗為目標的設(shè)計則是系統(tǒng)效率的靈魂。,從管理的范疇，以系統(tǒng)效率作為目標管理可以使抽油機井的科學管理達到更高境界。可以實現(xiàn)用有限的投入、產(chǎn)出最大的效益。因此思維定式的改變，必然要引起設(shè)計思想的改變，這就是系統(tǒng)效率的靈魂。,二、機采系統(tǒng)效率定義及影響因素,抽油機井系統(tǒng)效率是指將液體舉升到地面的有效作功能量與系統(tǒng)輸入能量之比。,有效功率,輸入功率,現(xiàn)場實測,K（Q、Hd、Po、Pt、）,機械采油井的有效功率 ：,式中：Pe有效功率，kW; Q油井產(chǎn)液量，m3/d; H有效揚程，m; 油井混合液體密度，t/m3; g

3、 重力加速度，g=9.8m/s2。,有效揚程 ：,式中：H有效揚程，m； Hd油井動液面深度，m； p0 油管壓力，Mpa； p1 套管壓力， Mpa。,有用能量：用于提升所載液體,損失能量,地面損失能量,地下?lián)p失能量,電機損失能量,抽油機摩阻損失能量,粘滯摩阻損失能量,滑動摩阻損失能量,水擊損失能量,P入=P有+ P地+P粘+P滑+P其它,液體粘度 泵掛深度 油管管徑 泵桿桿徑 沖程沖次 桿管材質(zhì) 井斜軌跡長度 單位長度桿重,皮帶-減速箱,四連桿機構(gòu),地面效率構(gòu)成,油管,抽油桿,抽油泵,盤根盒,井下效率構(gòu)成,電機效率,井下效率影響因素,1、盤根盒效率 主要功率損失填料摩擦損失。 2、抽油桿效

4、率 主要為抽油桿與油管的摩擦損失、抽油桿與液體之間的摩擦損失、桿柱彈性伸縮損失。 3、抽油泵效率 主要的功率損失為抽油泵柱塞與襯套之間的摩擦損失、泵漏失損失、原油流經(jīng)泵閥時由于水力阻力引起的功率損失。 4、管柱效率 主要有油管漏失損失、液體與油管內(nèi)壁產(chǎn)生的摩擦損失、油管彈性伸縮損失。,影響因素,有效功率,現(xiàn)場實測,K（Q、Hd、Po、Pt、）,（1）技術(shù)裝備 要想提高系統(tǒng)效率，就應(yīng)采用較先進的、節(jié)能型的技術(shù)裝備。如節(jié)能抽油機、適應(yīng)抽油機變工況的拖動裝置、降低抽油桿摩擦的技術(shù)和高效抽油泵等。,由此可見，有桿抽油系統(tǒng)的效率與油井本身的條件有密切關(guān)系。在油井條件一定的情況下，則主要有以下三種因素的影

5、響：,影響因素,（2）機、桿、泵的設(shè)計 研究表明，抽汲參數(shù)（S、n、D），特別是沖次（n）對有桿抽油系統(tǒng)效率有明顯影響，要想提高其運行效率，必須對抽汲參數(shù)進行優(yōu)化。,影響因素,（3）管理工作 管理工作水平，例如抽油機的平衡度、驢頭與井口的對中情況、傳動皮帶的張緊程度等等都會影響有桿泵抽油系統(tǒng)效率。,從以上可以看出系統(tǒng)效率不僅反映了機采井的節(jié)能與經(jīng)濟效益，而且也綜合地反映了油田的技術(shù)裝置、技術(shù)管理水平。因此，提高油田有桿抽油系統(tǒng)效率是提高油田工作水平的一個重要方面。,三、提高系統(tǒng)效率的對策,技術(shù)裝備水平,抽油機,電機,抽汲參數(shù),沖程,沖次,泵徑,抽油機平衡調(diào)整方法,技術(shù)管理,提高機采系統(tǒng)效率對策

6、,近幾年，從股份公司到地區(qū)分公司、直至采油廠一直在狠抓提高機采系統(tǒng)效率工作。目前僅系統(tǒng)效率測試儀器就有三種、系統(tǒng)效率優(yōu)化設(shè)計技術(shù)也有幾家在我油田應(yīng)用，在為提高我油田的機采系統(tǒng)效率做出了積極推動作用的同時，也使技術(shù)的選用存在盲目性。在此，對我油田在用的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)進行了評價。,優(yōu)化思路：測試優(yōu)化實施測試驗證,結(jié) 論：測試儀器上，實現(xiàn)測試、設(shè)計一體化是技術(shù)發(fā)展趨勢，顯然北京楓火和華北采研院（湖北荊州)要優(yōu)于江蘇瑞達，但在攜帶和操作方面，北京楓火又要優(yōu)于華北采研院。,配套儀器的適應(yīng)性評價,結(jié) 論：從優(yōu)化設(shè)計角度看，SysEff軟件功能較江蘇瑞達強，不僅能分解地面效率與井下效率，還能定量的計算主要參數(shù)

7、對系統(tǒng)效率的敏感性程度，并在此基礎(chǔ)上進行了油井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，提高了優(yōu)化設(shè)計及動態(tài)預(yù)測的準確性。且為網(wǎng)絡(luò)版軟件，便于生產(chǎn)單位的應(yīng)用及技術(shù)的管理。但由于實施井數(shù)較少，其效果的普遍性有待進一步驗證。,設(shè)計軟件的適應(yīng)性評價,一是對高凝高粘油考慮不夠充分。從現(xiàn)場應(yīng)用效果來看，主要表現(xiàn)在有效期上（小于90天的井占到了三分之一）；部分井未達到預(yù)期效果（四分之一的實施井） 二是對摻水量、加藥濃度等配套措施無法優(yōu)化，僅僅是桿管柱的設(shè)計及工作制度的優(yōu)化； 三是優(yōu)化目標比較單一，未考慮經(jīng)濟效益。 研發(fā)了提高雙高油井系統(tǒng)效率優(yōu)化設(shè)計軟件,缺點：,?,沖程,對懸點載荷影響相對最小,沖程長則沖程損失變小,長沖程,沖次,對

8、懸點載荷影響大,稠油井、低供液井,慢沖次,泵徑,大直徑泵可以在較低抽汲速度下得到所要求的產(chǎn)液量，從而使水力損失和摩擦損失減小 ，可得到較高的系統(tǒng)效率,較大泵徑,抽汲參數(shù)優(yōu)化的共同點：,在同等產(chǎn)液量，桿柱等級、管徑基本保持不變的前提下：,8.447kw,5.02kw,23.6%,35%,優(yōu)化前,優(yōu)化后,輸入功率,系統(tǒng)效率,系統(tǒng)效率優(yōu)化設(shè)計實施效果對比表,新井優(yōu)化設(shè)計實施效果對比,技術(shù)裝備水平,抽油機,電機,抽汲參數(shù),沖程,沖次,泵徑,抽油機平衡調(diào)整方法,技術(shù)管理,提高機采系統(tǒng)效率對策,由系統(tǒng)效率的定義出發(fā)：,系統(tǒng)效率 ,輸入功率 ,有效功率 ,通過設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化可實現(xiàn),從輸入功率的構(gòu)成來看：,對

9、現(xiàn)有抽油機加強維護和保養(yǎng) 在條件允許的情況盡可能選擇節(jié)能型抽油機 進行常規(guī)游梁式抽油機的節(jié)能型技術(shù)改造（下 偏杠鈴式）,（一）降低抽油機能量損耗的主要方法,（二）國內(nèi)外發(fā)展趨勢,游梁式抽油機是國內(nèi)外油田應(yīng)用最廣泛的有桿抽油裝備。近年來，為了滿足注水開發(fā)油田排液量高、粘油、稠油、深井與超深井抽油工藝的要求，游梁式抽油機朝著長沖程、重載、大扭矩方向發(fā)展。 同時，節(jié)能型抽油機也是目前有桿抽油技術(shù)一個比較活躍的研究領(lǐng)域。,2000年前節(jié)能抽油機的應(yīng)用以雙驢頭抽油機為主 2000年油田公司召開了“新型節(jié)能抽油機”技術(shù)發(fā)展 研討會，確定了現(xiàn)場試驗機型 2001年開展了調(diào)徑變矩式抽油機、下偏杠鈴式抽油 機、

10、擺桿式抽油機和皮帶式抽油機等4種節(jié)能 抽油機的現(xiàn)場試驗 2002年至今重點在產(chǎn)能井上開展了節(jié)能抽油機的推 廣應(yīng)用工作，常規(guī)游梁式抽油機節(jié)能型 技術(shù)改造進入現(xiàn)場實施,（三）大港油田應(yīng)用情況,節(jié)能抽油機試驗情況,節(jié)能抽油機應(yīng)用參考意見,機型選擇：以節(jié)能抽油機為首選，并依據(jù)上表視油井情況確定合理的節(jié)能抽油機類型。,最大載荷選擇：依據(jù)懸點最大載荷計算結(jié)果，載荷利用率為4080之間為合理。,扭矩選擇：依據(jù)最大扭矩計算結(jié)果，抽油機扭矩利用率為4080之間為合理，并考慮后續(xù)加深需要，在同載荷機型中最好選擇較大扭矩的機型。,沖程選擇：同系列機型中，選擇沖程最大的機型。,（四）抽油機選配原則,技術(shù)裝備水平,抽油

11、機,電機,抽汲參數(shù),沖程,沖次,泵徑,抽油機平衡調(diào)整方法,技術(shù)管理,提高機采系統(tǒng)效率對策,從輸入功率的構(gòu)成來看：,提高系統(tǒng)效率 降低電機損耗 提高電機效率,正常區(qū)域,低負載區(qū)域,過載區(qū)域,大港油田在用電動機負載情況統(tǒng)計,統(tǒng)計井數(shù)：349口,電機處于不同負載區(qū)域系統(tǒng)效率統(tǒng)計表,電機功率選擇,電機發(fā)熱,啟動能力,過載能力,應(yīng)用永磁同步電機、雙功率電機等節(jié)能輔助設(shè)備可得到改善,“大馬拉小車”的現(xiàn)象普遍存在，由于電機選配考慮了更多因素，因此不能徹底根除，但可采取有效措施加以改善。,突出技術(shù)永磁同步電機,永磁同步電機與常規(guī)異步電機性能對比,永磁同步電機安裝前后節(jié)電計量對比,（四）電機應(yīng)用需注意的問題,電

12、機性能與抽汲參數(shù)優(yōu)化匹配問題,以系統(tǒng)效率為設(shè)計目標的參數(shù)優(yōu)化原則： 長沖程、慢沖次、合理泵徑,在用電機皮帶輪改造 增置輔助調(diào)速裝置 在用電機增極改造 選用較大極數(shù)的電機,6極電機通過皮帶輪的加工，沖次可降低到4次 8極電機通過皮帶輪的加工，沖次可降低到3次 12極電機通過皮帶輪的加工，沖次可降低到2次,電機改極前后的變化,1、電機轉(zhuǎn)速變化 電機極速增加，轉(zhuǎn)速變慢 2、電機軸承運行條件變化 電機極速增加，轉(zhuǎn)速變慢，軸承運行條件變化好 3、電機額定功率下降 在同一口井應(yīng)用時，電機負載率提高，電機效率提高,其它油田現(xiàn)場應(yīng)用情況,1999年開始勝利油田臨盤采油廠對舊電機進行增極改造，用于供液較差的油井

13、，經(jīng)現(xiàn)場測試，取得了較好的效果。在保持油井產(chǎn)油量基本不變的情況下，平均電流下降了30，輸入功率下降了37%，系統(tǒng)效率提高了5%，單井日耗電下降了72KW.H。,電機改極的條件,工廠生產(chǎn)的系列電機都是綜合各種性能的最佳方案，包括安全性、經(jīng)濟性，進行改極后將造成一些電機性能更加優(yōu)化，一些性能更加惡化。 同時，改極一般只適用于鼠籠式異步電機，繞線式轉(zhuǎn)子電機改極時，其轉(zhuǎn)子繞組也要相應(yīng)改變極數(shù)，改極工作復(fù)雜。 另外，不是所有電機都能改極，所以改極前要查清電機定子槽數(shù)Q1和轉(zhuǎn)子槽數(shù)Q2的配合，出現(xiàn)下列情況時，改極后電機將會出現(xiàn)嚴重的嗓音，并伴有啟動困難、轉(zhuǎn)速低、不轉(zhuǎn)等情況。,Q1 - Q2 ,0 1 2N

14、 2N1 4N2,技術(shù)裝備水平,抽油機,電機,抽汲參數(shù),沖程,沖次,泵徑,抽油機平衡調(diào)整方法,技術(shù)管理,提高機采系統(tǒng)效率對策,傳統(tǒng)的電流法測調(diào)平衡技術(shù)存在一定的不合理性,其次，電機電流具有方向性，發(fā)電與用電產(chǎn)生不同方向的電流，一些嚴重不平衡的井在發(fā)電時產(chǎn)生一個很大的反向電流峰值，但從上下電流數(shù)值上比較是相當平衡的，其實是最不平衡的。,首先，抽油機空載時的電流就達額定電流3040%，在負載開始增加時，電流變化并不大，而是功率因數(shù)在變化，所以對于大馬拉小車的抽油機就算是不平衡從電流上也看不出來。,傳統(tǒng)的電流法測調(diào)平衡技術(shù)存在一定的不合理性,抽樣測試情況,電流與功率均不平衡,平衡井,電流平衡 功率不平衡