合理优化机采参数对系统效率的影响

合理优化机采参数对系统效率的影响

发表时间：2019-09-05T15:15:48.860Z 来源：《防护工程》2019年12期作者：赵文君

[导读] 优化生产参数对抽油机井机采系统效率影响。分析讨论机采系统效率现状与制约因素，并采用机采参数优化，提高抽油机井机采系统效率。

大庆油田有限责任公司第一采油厂黑龙江大庆 163000

摘要：优化生产参数对抽油机井机采系统效率影响。分析讨论机采系统效率现状与制约因素，并采用机采参数优化，提高抽油机井机采系统效率。

关键词：机采参数；抽油机井；系统效率；精细管理

一、机采系统效率的构成及影响因素

1.1 机采系统效率

抽油机井系统效率是指抽油机井的有效功率与输入功率的比值。即η＝Ne/Ni×100%，其中：η：抽油机井系统效率，％；Ne：抽油机井的有效功率，它是指在一定扬程下，将一定量的井下液体举升到地面所需要的功率；Ni：抽油机的输入功率，它是指拖动抽油机的电动机的输入功率，等于输出功率和损失功率之和。

1.2 机采系统效率的构成

抽油机井采油系统包括拖动电动机、抽油机、抽油杆、抽油泵、井下管柱和井口装置等组成部分，其机采系统效率由地面效率和井下效率两部分构成。以光杆悬绳器为界，悬绳器以上部分为机采地面效率，悬绳器以下部分为机采井下效率。地面效率与井下效率的乘积即构成了机采系统效率，即：

η＝η地面×η井下

1.3 影响机采系统效率的主要因素

根据抽油机井系统效率的构成，可以知到，在油井地层条件一定的情况下影响机采系统效率的主要因素包括地面因素、井下因素等方面。

（1）地面因素。目前，油井常用电动机一般为Y系列普通三相异步电动机。由于Y系列普通三相异步电动机的机械特点是硬特性，负荷设计是恒定的，转速随负荷变化不大，而抽油机在运转过程中负荷具有交变载荷的特点，因此在选择驱动电动机容量时都留有足够的余度，以满足抽油机的启动要求和修井要求等，而电动机在正常运行时均以轻载运行，因此存在“大马拉小车”现象，造成在用电动机的不经济运行状态，普遍存在电机负载率低的现象，因此机采系统效率受到较大影响。

（2）井下因素。井下系统的影响主要包括管、杆（直径、长度）、沉没度、摩阻、抽油泵、结蜡、地层供液等因素。抽油管、杆在功率上的损失，主要是之间的摩擦阻力对管杆造成的偏磨，是影响系统效率的关键因素；抽油杆的影响在于抽油杆功率的损失，主要包括抽油杆与油管的摩擦损失、抽油杆与井下液体之间的摩擦损失、杆柱弹性伸缩损失，与生产参数的确定有直接关系。其功率损失严重影响着抽油泵效率的正常发挥，而其功率损失主要为抽油泵柱塞与衬套之间的摩擦损失、泵漏失损失、产出液流经泵阀时由于水力引起的功率损失。沉没度要根据油井的产量和动液面来确定，沉没度过大，会增加抽油机的负荷，加大能耗；抽油泵是整个机采系统井下部分的核心，降低泵挂摩擦损失、泵漏失损失等，强化对于开发过程中油层供液能力及地质因素差异的研究，降低泵效对系统效率的影响；做好防蜡和清蜡工作，保证机采井生产能力，保证系统效率。盘根盒的影响表现在光杆与盘根盒中密封填料的摩擦损失，突出表现在密封填料的材质、产出液含水率的高低和井口对中程度等方面。

二、机采参数优化方法

根据生产数据的变化及时调整参数，在遵循合理沉没度的前提下，及时调整参数，可有效保证泵况，减少严重漏失和断脱情况的发生。由于抽油机井存在检泵周期，通过优化方案设计参数，加强防护措施，在延长检泵周期的同时也可实现系统效率的提升。同时在注入端优化注入参数与采出能力配伍，针对作业及措施井及时进行注入井方案调整，保证采出井发挥最大效能；若注入端有参数调整，采出端也要相应进行调参等工作匹配，保证抽油机井的系统效率。在满足油井产量的前提下，以能量消耗最低或机采成本最低为原则，通过优化作业井杆柱设计、改造地面配套常规设备和优化油井工作参数等措施提高油井系统效率，达到节能降耗和延长油井免修期的目标。

（1）冲程选择。冲程增减与理论排量的增减成正比关系。亦与杆柱惯性力增减成正比关系，这也是它的变化对悬点载荷的影响之处。冲程对悬点最大载荷和交变载荷的影响是相对最小，另外冲程长则冲程损失率变小。综合这两个因素，使应用长冲程成为一种趋向。（2）冲次选择。对于冲次，杆柱惯性力的增值与冲次的平方成正比，冲次对悬点载荷的影响比冲程的影响大得多。冲次对曲柄轴扭矩的影响是通过悬点载荷的变化起作用的，但和冲程对曲柄轴扭矩的影响相比，因它不增加旋转半径，所以其对扭矩的影响在较低的冲次范围内较冲程为小。但由于它是按二次曲线关系递增，而冲程的影响是按近似的正比关系递增，所以当冲次高到某一程度时对扭矩的影响也会超过冲程。这样综合来看，应把冲次数控制在与泵径的影响程度持平之前，这当是提倡最大冲程、中等冲次、最小泵径的正常抽汲方式的理论依据。冲程冲次。在冲程冲次乘积不变的情况下，冲程增加、冲次减小，系统效率提高，冲程利用率100％为合理值，冲次在满足排量要求条件下越小越好。

（3）泵径选择。由于泵径是在明确了最大冲程和中等冲次后的计算生成值，容不得去选最小，所以不如把前述的正常抽汲方式改称为“最大冲程、中等冲次、自然泵径”更为确切。困此应相对放大泵径、缩小冲次，即稠油井的低冲次采油。在理论排量与冲程不变的情况下，随着泵径增加，地面效率略有下降，井下效率增幅较大，整体系统效率也大幅提升。因此，在满足供采协调的情况下尽可能地利用大泵径抽油泵。

三、应用效果

经过对48口油井参数进行优化取得了良好的应用效果。

（1）机采系统效率变化。优化前后对比，油井系统效率平均由17.95%提高到28.76%，提高幅度为10.81%。系统效率提高幅度高于

方案设计指标（提高系统效率8.5％，达到25％）2.31%。

（2）日节电量。平均单井电机输入功率由9.28Kw降低到7.40Kw ，单井日耗电量由222.68Kw.h/d降低到169.01Kw.h/d，平均单井日节电量为53.7Kw.h/d；区块日耗电量由9129.79 Kw.h/d降低到6929.76Kw.h/d，区块日节电量为2200.03Kw.h/d。

（3）泵效变化。工程实施前区块平均泵效为40.9％，平均单井产液量为13.3t/d，在同时考虑作业维护提高泵效和井筒优化设计实施后提高泵效的条件下，项目实施后平均泵效为46.0％，提高5.1％，平均单井日产液量为14.8t/d，单井增加日产液量1.5t/d。

（4）平衡度变化。工程实施中对平衡度较低（平衡度不在80％～110％范围内的油井）的油井共调整抽油机平衡率22井次，使油井平均平衡度由措施前的74.6％提高到76.3％。由于示范区内机抽设备匹配率较低，部分油井平衡度已无法进一步调整（目前有19口井平衡块已加满并调至曲柄尽头而平衡度仍不达标），因此平衡度提高幅度较小。

四、结束语

抽油机平衡度的好坏直接影响抽油机的能耗，抽油机不平衡不仅会增加电机内耗也会降低其它部件的使用寿命，冲程、冲次是影响抽油过程的重要参数，根据产液能力选择合理范围，最大限度改善抽油机运行工况，可以延长检泵周期，提高生产效率；注重从影响机采系统效率的各个节点入手，不断提高机采系统效率水平。