油田系统效率

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(三)应用成熟、高效的地面装置
1、节能抽油机
为适应油田不同情况的需要,国内外研制、试验或应用了相应的抽油机。
适应 常规
增程游梁式
适应 复杂
斜井抽油机 双(多)井抽油机
双驴头抽油机
结构
油井
油井
适应 含砂 稠油 低渗 油藏
液压抽油机 链条抽油机 电机换向抽油机
四、提高系统效率技术措施
(三)应用成熟、高效的地面装置
第一、存在很多超役使用的抽油机;使用年限较长的 抽油机的各处齿轮啮合程度不好,造成轴承和齿轮的磨 损损失增大,四连杆效率降低;经对比测试,超期服役 的抽油机与新机相比地面效率低5%左右。
第二、部分抽油机的载荷利用率低,耗电量大; 第三、部分抽油机超负荷运行,主要原因是部分低渗 透油井下泵深,负荷重;稠油油井液流流动时粘滞阻力 大,油井内抽油杆运动时摩擦力大,导致悬点载荷大。
上造成油井负荷加重,井下效率降低。
三、影响系统效率的主要因素
3、 不同类型油井对机采系统效率的影响
(1)出砂油井对泵效的影响
根据常规泵在高含水出砂油井中工作的泵效变化规律,常规泵 在高含水出砂油井中工作一般几个月以后,泵效就开始明显衰减, 这主要是由于井液砂磨导致泵密封间隙和泵阀漏失增大,并且漏失 量会迅速上升,另外随着含水的上升,产出液对泵的腐蚀性增加也 是泵效降低的原因之一。
地 面 技 改
具 体
对地面设备进行节能技术 改造,降低地面功率损耗。 对井筒内杆、管、泵等的 优化组合,降低井下功率 损耗。 优化冲程、冲次,泵挂、 沉没度等参数 实施单井效果跟踪分析, 加强管理,保持高效运行。
提高地 面效率 提高井 筒效率
达 到 较 高 的 经 济 效 益


井 下 配 套
参 数 优 化
在确保排液要求的前提下,抽汲参数的确定一般要遵循“长
冲程、慢冲次”的原则。特别是对那些:稠油井(粘度大于 2000mP.s)、深抽井、存在“偏磨”问题的井、含气大的井,效 果更为明显。采用“长冲程、慢冲次”的原则也是提高泵效、系 统效率、延长检泵周期的有效途径。
四、提高系统效率技术措施
(二)应用软件提高机采系统效率优化设计技术
传动 皮带 及 减速箱 效率
四 连 杆 效 率
盘 根 盒 效 率
抽 油 杆 效 率
抽 油 泵 效 率
油 管 柱 效 率


一、概 述 二、抽油机井系统组成
三、影响系统效率的主要因素 四、提高系统效率技术措施
三、影响系统效率的主要因素
1、 地面因素对机采系统效率的影响 (1)变压器的影响
目前抽油机井使用的是30kVA或50kVA的变压器一对一
三、影响系统效率的主要因素
2、 井筒因素对机采系统效率的影响 (1)盘根盒的影响
盘根盒摩擦损失大的主要原因:一是含水上升,造
成盘根与光杆之间的润滑性变差;二是井口偏磨现象比 较严重,造成功率损失增加、密封效果变差;三是盘根 的材质及松紧程度对磨擦力的影响很大,不同的填料摩 擦力相差可达10倍。 经现场试验,盘根盒对系统效率影响可达 1% - 2% 。
1、节能抽油机 双井抽油机
主要特点
1、高效节能
2、适应不同井距丛式井组油井开采 3、一台抽油设备同时带动两口油井采油 4、一井作业时,另一井可以正常生产 5、实现不移机修井作业
四、提高系统效率技术措施
(三)应用成熟、高效的地面装置
2、节能电机 应用高效节能电机,替换部分老化高能耗电机,降低 电机装机功率,提高电机负载率,使电机负载率达50%。 采用高效低速电机,达到低渗透低效井油井对低冲次 的要求 。
三、影响系统效率的主要因素
1、 地面因素对机采系统效率的影响 (3)电机的影响
A 电机负载率低
抽油机电机效率主要受抽油机电机负载率的影响, 抽油机井的电机存在“大马拉小车”的现象(电机的负 载率30%左右)。
效率(%)
通常电机的负载率
在0.75左右时效率最高,
负载率在0.5—1.0范围 内效率变化较少。功率


一、概况 二、抽油机井系统组成
三、影响系统效率的主要因素 四、提高系统效率技术措施
一、概 述
双驴头 抽油机 高原皮带式 抽油机
电泵井
9%
3% 3%
9% 9% 2% 2%
9%
10%
10%
1% 0.8%
87%
87%
80%
80%
抽油机 井 螺杆泵井 自喷井 其他井
游梁式抽 油机
其他类型的15种 抽油机
3-510井泵效衰减与系统效率关系曲线 系统效率(%)
250 200 150 100 50 0
58.5 43.5
18.9
井下效率(%)
107
10.6 10.2 8.7
泵效
54 29.3 21.8 52 28.2 21
7.5 8
月均日产液
38 20.7 15.4
42 22.6 16.8
34 18.7 13.9
输入功率
9.2 9 8.8 8.6 8.4 8.2 8 7.8 7.6 54.8 65.7 79.4 86.5 91.1 96.1 100.3 111.8 118.5 171.8 平衡度


一、概 述 二、抽油机井系统组成
三、影响系统效率的主要因素 四、提高系统效率技术措施
四、抽油机井系统优化设计
2、 井下因素对机采系统效率的影响 (4)泵径、冲程、冲次的影响
杆、管、泵的效率是影响抽油机井系统效率的关键因 素,泵径、冲程、冲次的大小对杆柱和液柱的惯性载荷、
泵阀球的运动、柱塞的有效行程及运动状态都起着决定
作用。
(5)杆、管、泵间磨阻的影响
有部分油井都存在不同程度的杆、管偏磨现象,偏磨 不仅会引起泵漏和管漏,产液量降低,而且在一定程度
分公司油井开井14795口,抽油机井 12779口,占总数的87%。是主要的采 油设备。
抽油机井中,游梁式抽油机占 80%,是主力机型。
一、概 述
由于有杆泵抽油装置结构简单、操作方便、综合成本低,所以
我国大约有92%的油井、全世界有80%的油井采用这种方式进行生
产。但是在采用有杆泵抽油方式的油井中,其机采系统效率一直 较低,导致机采能耗成本在总成本中所占比例较大。 据统计,我国陆上各油田有杆泵抽油井平均系统效率27%左右。 这表明73%左右的能量在举升过程中消耗掉了。为此国内外一直很 重视提高机采系统效率研究,其研究方向主要集中在地面设备改 造和井筒管杆泵的优化,并取得了长足进展。
采用游梁平衡或复合平
衡方式,使用较多,约 有2000~3000台。
四、提高系统效率技术措施
(三)应用成熟、高效的地面装置
1、节能抽油机 高原皮带抽油机
优点:
1、采用大节距单排链,提高寿命;
2、采用宽皮带作悬绳,减少冲击; 3、往返架采用柔性导向,可靠性高。
四、提高系统效率技术措施
(三)应用成熟、高效的地面装置
( 5 )油井生产正常后进行效果测试,对不正常油井进行分析、整 改。
四、提高系统效率技术措施
(二)应用软件提高机采系统效率优化设计技术
推广应用成熟的提高有杆泵机采系统效率优化设计软件
设计原则:
对于抽油机井,沉没度取值范围为200—400米,一般按300
米考虑,以实现较高的泵效。同时还需要考虑油层的供液特征、 井液性质等因素,可适当的加以修正。
协调地 面和井 下 保持系 统效率
加 强 管 理
四、提高系统效率技术措施
(一)“提高系统效率”原则和步骤
1、原则
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,达到节能降耗的目标。
四、提高系统效率技术措施
拖动22kW 、37kW、18.5kW 电机,而电机平均输入功率为 10KW 左右,造成变压器容量浪费较高、其负荷率较低 (10%-30%),导致变压器功率因数低 。
效率 η
η
最大
1.0
负荷
变压器负荷、功率因数与变压器效率关系
三、影响系统效率的主要因素
1、 地面因素对机采系统效率的影响 (2)抽油机的影响


一、概 述 二、抽油机井系统组成
三、影响系统效率的主要因素 四、提高系统效率技术措施
二、抽油机井系统组成
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
二、抽油机井系统组成
根据抽油机井采油系统的构成,机采系统效率具体
分解见下图: 抽油机井采油系统效率
地面效率
井下效率
电 动 机 效 率
计算IPR,温度、压 力,杆柱受力,分 析泵效,地面工况 指标和举升效率
油井流入动态分析
优化设计,确定生 产参数和设备配置, 预测工况指标
工况参数 校核与分析
进行地面参数对举 升效率影响的敏感 性分析,制定调节 方案,预测指标
不动管柱生产 参数调整与分析
生产系统参数 优化设计与分析
计算结果输出
结束
四、提高系统效率技术措施
2、步骤
(1)对机采井前期系统效率进行逐井测试评价;
(2)在测试评价的基础上,分析影响系统效率的主要原因; ( 3 )实施提高系统效率措施计划,实施方法是逐井进行优化设计, 优化地面设备、管杆组合和确定合理沉没度; ( 4 )按照优化设计要求,应用匹配功率的电动机或配套控制柜、 二级减速器等地面配套设备调整油井生产参数到设计要求;
1
2
3
4
5
6
三、影响系统效率的主要因素
3、 不同类型油井对机采系统效率的影响 (2)稠油油井对系统效率的影响
A、 稠油具有粘度高、比重大、流动性差等特点,因为
稠油的物性差,流动时粘滞阻力大;在井筒内流动时,液 体间、液体与杆管间摩擦阻力增大,增加油井的悬点载荷, 降低了系统效率; B、在油藏条件下,液流进入泵筒困难,粘度是影响抽
优化设计软件计算模型
油井生产系统组成
油藏流体 子系统
井筒管流 子系统
地面管流 子系统
采油设 备子系统
油井流入动态的计算
油藏及 井筒计 算模型
井筒多相管流的计算 抽油杆柱力学分析
四、提高系统效率技术措施
(二)应用软件提高机采系统效率优化设计技术
优化设计软件数据处理过程
抽油机井举升工艺优化设计
数据准备
功率因数(%)
因数在负载率为1.0左右
最高,负载率降低时, 功率因数明显下降。
100
电流(A)
0
25
50 负载率%
75
三、影响系统效率的主要因素
1、 地面因素对机采系统效率的影响 (3)电机的影响
B 高能耗电机的影响 普通 Y系列电机,这类电机占总井数的大多数,级数 基 本 是 6 级 或 8 级 , 电 机 的 转 速 分 别 是 980r/min 或 745r/min,不适合部分油井对低冲次的需求; 电磁调速电机,此类电机出厂时,额定效率仅为60%70%,使用此类型电机的油井,系统效率均较低。 C.修复电机自身损耗大 修复后的电动机自身损耗功率较大,如:55kW电动机 空载损耗国标要求为1.4kW,据测试得知:修复电机空载 损耗达到2.86 kW。
1、节能抽油机
优点: 减速箱峰值扭矩降低10~15% 游梁摆角可达72度 节能8%-10%
双驴头抽油机
华北、大港、胜利等油田 推广3000余台,由于柔性件、
结构件寿命短,目前使用逐渐
减少。
四、提高系统效率技术措施
(三)应用成熟、高效的地面装置
1、节能抽油机 复合平衡抽油机
优点: 结构简单 峰值力矩下降8~10% 连杆拉力下降20~25% 有一定的节能效果。
wk.baidu.com 三、影响系统效率的主要因素
2、 井下因素对机采系统效率的影响 (3)下泵深度对泵效的影响
当泵径、冲程、冲次确定,泵挂深度变化时,油井产 液量随下泵深度有先增加后降低的规律,泵深过大,不 但对提高产量无益,反而会导致悬点载荷的增加,杆、 管弹性损失的增大,反而会导致系统效率的降低。
三、影响系统效率的主要因素
三、影响系统效率的主要因素
2、 井下因素对机采系统效率的影响 (2)沉没度的影响
对于抽油机井来说,一般情况下(非高粘度、高饱
和压力、高油气比),沉没度达到 300m 时,泵的充满程 度可达到95%以上。再增大沉没度,泵的充满程度也不会 有大的变化。假设产量不变时,随下泵深度的增加,负 载增加,油井举升效率会降低;但沉没度偏小容易造成 井下抽油泵吸入口压力过低,使气体从原油中大量分离, 影响泵效发挥。因此,合理选择沉没度对油井系统效率 的提高十分重要。
油泵充满度的主要原因,导致泵效低;
C、部分稠油井供液不足,同样造成部分油井泵效低。
三、影响系统效率的主要因素
4、管理因素对机采系统效率的影响
地面设备润滑保养及传动皮带调整不及时、盘根盒
调整不到位、井口回压过高等都会降低系统效率。
抽油机平衡度的影响:抽油机平衡度调整不理想将会 增加抽油机悬点动载荷,不仅影响到连杆机构、减速箱 和电动机的效率与寿命,而且会使油井能耗增加,系统 效率降低。
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