1、機(jī)采系統(tǒng)效率培訓(xùn)材料,采油工藝研究所 2012年3月,提 綱,第一部分 系統(tǒng)效率的基本概念 第二部分 影響系統(tǒng)效率的主要因素 第三部分 系統(tǒng)效率的測(cè)試與分析 第四部分 提高機(jī)采系統(tǒng)效率的途徑,一、系統(tǒng)效率的基本概念,1.系統(tǒng)效率的定義,抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率,抽汲系統(tǒng)有效功率與系統(tǒng)輸入功率之比。,抽油機(jī)井的有效功率：,式中：P有有效功率，kw; Q油井產(chǎn)液量，m3/d; H有效揚(yáng)程，m; 油井液體密度，t/m3; g重力加速度，g=9.8m/s2。,在一定的揚(yáng)程（H）下，將井內(nèi)液體輸送到地面所需要的功率。,一、系統(tǒng)效率的基本概念,一、系統(tǒng)效率的基本概念,抽油機(jī)井的輸入功率,式中：P入輸入功率，kW

2、； np有功電能表所轉(zhuǎn)的圈數(shù)，r； K電流互感器變化，常數(shù)； K1電壓互感器變化，常數(shù)； Np有功電能表耗電為1kwh時(shí)所轉(zhuǎn)的圈數(shù)，r/(kWh); Tp 有功電能表轉(zhuǎn)np圈所用時(shí)間，s。,是指拖動(dòng)機(jī)械采油設(shè)備的電動(dòng)機(jī)的輸入功率。,光桿功率：,2.抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率分解：,是指光桿提升液體和克服井下各種阻力所消耗的功率。,式中：P光抽油機(jī)井光桿功率，kw； A示功圖的面積，mm2； Sd示功圖減程比，m/mm； fd示功圖力比，N/mm； ns光桿實(shí)測(cè)平均沖次，min-1。,一、系統(tǒng)效率的基本概念,抽油機(jī)井的地面效率 ：,式中：地 抽油機(jī)井的地面效率。,分界點(diǎn),P光 抽油機(jī)井的光桿功率；,P入

3、抽油機(jī)井的輸入功率；,一、系統(tǒng)效率的基本概念,抽油機(jī)井的井下效率 ：,式中：井抽有機(jī)井井下效率。,P有 抽油機(jī)井的有效功率。,分界點(diǎn),一、系統(tǒng)效率的基本概念,抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率分解：,式中：系 抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率；,井 抽油機(jī)井的井下效率；,地 抽油機(jī)井的地面效率；,一、系統(tǒng)效率的基本概念,一、系統(tǒng)效率的基本概念,抽汲過(guò)程中的能量分布:,P光=P有效+P井下阻力損耗,P入=P光+P機(jī)械損耗,一、系統(tǒng)效率的基本概念,抽汲系統(tǒng)能耗分析,系統(tǒng)輸入能量,地面機(jī)械損耗,舉升液體 有效能量,井下阻力損耗,氣體膨脹能,電 能,+,P電P膨P有P無(wú),深井泵采油過(guò)程就是克服阻力做功的過(guò)程,系統(tǒng)輸入能量一部分用于

4、舉升液體,使其具有一定的勢(shì)能,而大部分則克服舉升過(guò)程中的阻力做功而消耗損失掉。,提 綱,第一部分 系統(tǒng)效率的基本概念 第二部分 影響系統(tǒng)效率的主要因素 第三部分 系統(tǒng)效率的測(cè)試與分析 第四部分 提高機(jī)采系統(tǒng)效率的途徑,二、影響系統(tǒng)效率的主要因素,根據(jù)有桿泵抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的構(gòu)成,可以知道,在油井地層條件一定的情況下，影響機(jī)采系統(tǒng)效率的主要因素包括地面因素、井下因素和管理因素等方面,而且這三者之間是相互聯(lián)系與制約的。,1、地面因素 （1）大馬拉小馬現(xiàn)象。抽油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中負(fù)荷具有交變載荷的特點(diǎn)，要求在選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量時(shí)都留有足夠的裕度，以滿足抽油機(jī)的啟停要求。電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)均以輕載運(yùn)行，存

5、在“大馬拉小馬”現(xiàn)象，是點(diǎn)擊負(fù)載率低，對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率影響較大。 （2）傳動(dòng)皮帶和減速箱摩擦損失。傳動(dòng)皮帶和減速箱對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率的影響主要體現(xiàn)在傳動(dòng)過(guò)程中摩擦造成的功率損失。 （3）四連桿機(jī)構(gòu)的彈性損失。抽油機(jī)的四連桿機(jī)構(gòu)，它對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率的影響主要體現(xiàn)在摩擦傳動(dòng)過(guò)程的功率損失和往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的彈性變形所造成的損失。,二、影響系統(tǒng)效率的主要因素,2、井下因素 （1）油管的漏失、彈性伸縮損失。油管柱功率損失直接影響到機(jī)采系統(tǒng)效率的高低，其損失主要包括油管漏失損失、產(chǎn)出液與油管內(nèi)壁產(chǎn)生的摩擦損失和油管彈性伸縮損失等。 （2）抽油桿的摩擦及彈性伸縮損失。抽油桿的影響主要體現(xiàn)在抽油桿功率的損失，包括抽油

6、桿與油管的摩擦損失、抽油桿與井下液體的摩擦損失和桿柱彈性伸縮損失，與生產(chǎn)參數(shù)的確定有直接關(guān)系。,二、影響系統(tǒng)效率的主要因素,二、影響系統(tǒng)效率的主要因素,（3）抽油泵效的影響。抽油泵效是機(jī)采系統(tǒng)井下效率重要的一部分，其功率損失主要為抽油泵柱塞與襯套之間的摩擦損失、泵漏失損失和產(chǎn)出液流經(jīng)泵閥時(shí)由于水力引起的功率損失。,（4）盤根盒的摩擦損失。盤根盒的影響表現(xiàn)在與盤根盒中密封填料的摩擦損失，突出表現(xiàn)在密封填料的材質(zhì)、產(chǎn)出液含水率的高低和井口對(duì)中程度等方面。,3、設(shè)計(jì)和管理因素 （1）設(shè)計(jì)抽吸參數(shù)不匹配。抽吸參數(shù)的選擇對(duì)系統(tǒng)效率的影響直接通過(guò)井下效率的高低和油井免修期的長(zhǎng)短反應(yīng)出來(lái)。其中，泵徑、泵深、

7、沖程、沖次的大小對(duì)桿柱和液柱的慣性載荷、泵閥球的運(yùn)動(dòng)、柱塞的有效行程及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都起著決定作用。 （2）抽油機(jī)設(shè)備保養(yǎng)不到位、不及時(shí)。地面設(shè)備潤(rùn)滑保養(yǎng)及傳動(dòng)皮帶調(diào)整不及時(shí)、盤根盒調(diào)整不到位也會(huì)降低效率。,二、影響系統(tǒng)效率的主要因素,二、影響系統(tǒng)效率的主要因素,（3）抽油機(jī)的不平衡。抽油機(jī)平衡直接影響到連桿機(jī)構(gòu)、減速箱和電動(dòng)機(jī)的效率和壽命，而且會(huì)加大電動(dòng)機(jī)內(nèi)耗，使油井能耗增加，系統(tǒng)效率降低。無(wú)論是欠平衡還是過(guò)平衡，都會(huì)增加系統(tǒng)的輸入功率，造成系統(tǒng)效率降低。電流平衡度為80%110%時(shí)電動(dòng)機(jī)功率最低。,抽油機(jī)功率與平衡度關(guān)系曲線,提 綱,第一部分 系統(tǒng)效率的基本概念 第二部分 影響系統(tǒng)效率的主要因素

8、 第三部分 系統(tǒng)效率的測(cè)試與分析 第四部分 提高機(jī)采系統(tǒng)效率的途徑,三、系統(tǒng)效率的測(cè)試與分析,1、測(cè)試目的,獲得抽油機(jī)井單井及區(qū)塊系統(tǒng)效率狀況、分析目前系統(tǒng)設(shè)備配置及工作參數(shù)設(shè)置中存在的問(wèn)題及缺陷，尋找提高系統(tǒng)效率的潛力點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)降低設(shè)備的能耗，降低機(jī)采井舉升成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。,2、測(cè)試儀器,目前我廠采用PMTS3.1型抽油機(jī)井系統(tǒng)效率分析儀（北京長(zhǎng)森科技有限公司）。,三、系統(tǒng)效率的測(cè)試與分析,三、系統(tǒng)效率的測(cè)試與分析,3、測(cè)試點(diǎn),三、系統(tǒng)效率的測(cè)試與分析,電能測(cè)試：電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率； 功圖測(cè)試：抽油機(jī)井地面示功圖，計(jì)算光桿功率；,測(cè)試注意事項(xiàng)：記錄一定要從下

9、死點(diǎn)開(kāi)始，這樣才能得出正確的平衡分析結(jié)果。 常用的單相模式和三相三通道模式。單相模式用于檢查每一相的接線情況，三相三通道用于實(shí)際抽油機(jī)測(cè)試。,三、系統(tǒng)效率的測(cè)試與分析,接線前拉下電閘。 測(cè)試時(shí)，電壓夾的ABC一定要和電流鉗的ABC相對(duì)應(yīng)，不能搞錯(cuò)了。 電流鉗的正面進(jìn)電（來(lái)電從正面進(jìn)，反面出）,三、系統(tǒng)效率的測(cè)試與分析,數(shù)據(jù)檢驗(yàn)： 電壓線相對(duì)平直，與電壓等級(jí)相符 電流線與功率線有對(duì)應(yīng)關(guān)系（功率高，電流也度，功率出現(xiàn)負(fù)的峰值，電流出現(xiàn)正的峰值） 功率曲線會(huì)落地，大部分為正值，可能有少量負(fù)值，不能負(fù)值大于正值，不能是一條直線 平均有功功率大于光桿功率,5、系統(tǒng)效率分析,抽油機(jī)井系統(tǒng)效率分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)

10、軟件,三、系統(tǒng)效率的測(cè)試與分析,三、系統(tǒng)效率的測(cè)試與分析,單井?dāng)?shù)據(jù)錄取,井號(hào)、產(chǎn)液量、含水、產(chǎn)液密度、泵徑、油壓、套壓、泵深、動(dòng)液面、報(bào)表沖程、報(bào)表沖次、沉沒(méi)度。,提 綱,第一部分 什么是抽油機(jī)的系統(tǒng)效率 第二部分 影響系統(tǒng)效率的主要因素 第三部分 系統(tǒng)效率的測(cè)試與分析 第四部分 提高機(jī)采系統(tǒng)效率的途徑,1、優(yōu)化抽油參數(shù) 在保持產(chǎn)液量平穩(wěn)的前提下，按照“長(zhǎng)沖程、低沖次、適當(dāng)泵徑”的原則對(duì)油井進(jìn)行抽油參數(shù)優(yōu)化，提高抽油泵效，對(duì)單井產(chǎn)液量小于2m3/d的油井采取間歇抽油措施，以現(xiàn)場(chǎng)易施工的方案進(jìn)行實(shí)施，優(yōu)先實(shí)施地面措施。,2、做好抽油機(jī)維護(hù)保養(yǎng) 定期進(jìn)行抽油機(jī)維護(hù)保養(yǎng)，堅(jiān)持抽油機(jī)“平衡率、對(duì)中率、

11、水平率、潤(rùn)滑合格率、緊固合格率”的配套管理制度。使上、下沖程減速器曲柄的最大凈扭矩基本相等，最大限度保持上、下沖程電動(dòng)機(jī)作功相等，抽油機(jī)平衡度控制在80110之間。,四、提高機(jī)采系統(tǒng)效率的途徑,四、提高機(jī)采系統(tǒng)效率的途徑,以“六防”工藝配套為基礎(chǔ)，開(kāi)展井筒綜合治理，提高井筒舉升效率。 根據(jù)不同區(qū)塊油井氣油比大小采取相應(yīng)的防氣措施，采取井口控制套壓方法，保證合理沉沒(méi)度，減少氣體對(duì)泵效的影響；或根據(jù)需要采用井下油氣分離器； 采用固體防蠟器、溫控短路熱洗、自能熱洗以及井筒加藥等清防蠟措施；,3、提高井筒舉升效率,四、提高機(jī)采系統(tǒng)效率的途徑, 對(duì)于井筒結(jié)垢嚴(yán)重的油井，采用井下固體防垢器、擠注法清垢，在結(jié)垢油井井筒投加防垢劑； 油管柱腐蝕嚴(yán)重的油井，在井筒投加緩蝕劑； 應(yīng)用抽油機(jī)井優(yōu)化診斷設(shè)計(jì)系統(tǒng)，合理配置抽油桿柱組合比例