机采井系统效率（通用7篇）
机采井系统效率 篇1
抽油机井系统效率是指抽油系统在一段时间内用于举升液体所消耗的有用功功率与电动机输入功率的比值,表达了该抽油机井的总体效益和能量的综合利用情况。
1 影响因素
抽油机井系统效率影响因素多,管理难度大。运用质量分析法,从系统效率指标完成情况及理论计算,对机采井系统效率影响因素进行了全面剖析,其影响因素主要有以下几方面。
1.1 技术管理
抽油机在运行过程中,技术管理对抽油机的运行参数、设备匹配等都起到一定的制约作用,因此对系统效率影响很大。
1)机型。由于地下油层的各种情况是动态变化的过程,机采井实际采液也随之变化,随着油田开发的进一步深入,产液量逐步下降,部分老井机型偏大,影响系统效率(表1)。
2)抽油杆。抽油杆工作时,不仅传递轴向拉压载荷,还传递轴向位移、速度和加速度。抽油杆在井下刚度相当低会引起杆柱的弯曲,使杆柱与油管柱产生接触摩擦,加大悬点载荷,随抽油杆直径增加,抽油杆重量增加,其悬点载荷增大,系统能耗加大,系统效率下降(表2)。
3)功率利用率。目前,油田上普遍以游梁式抽油机为主,由于抽油机负载为周期性变化负载,同时考虑抽油机启动转矩及峰值电流等因素,投产时设计电动机往往偏大,产生载荷过低现象,造成电动机运行效率较低。
4)平衡率。当抽油机不平衡时,上冲程中电动机承受着极大的负荷,下冲程中抽油机反而带着电动机运转,从而造成功率的浪费,降低电动机的效率和寿命。随着开采时间和井况的变化,抽油机井的平衡状态也随之变化,抽油机井系统的平衡度对抽油机井的系统效率影响较大。
1.2 运行参数
1)高沉没度。随着举升高度的增加,系统效率也增加。当下泵深度一定时,随着举升高度的增加,而抽油泵的沉没度逐渐变小,导致抽油泵的排量系数下降,使抽油泵产量减少,进而影响系统效率的提高。但举升高度并非越高越好。为了提高系统效率,就必须确定一个合理的举升高度,即确定合理的沉没度[1]。
2)高冲速。从表3中可以看出,高冲速井的系统效率略低于低冲速井的系统效率。高冲速井的有功消耗大,参数匹配不够合理。因此,针对这部分井,建议重新匹配抽汲参数,采取换大泵后降参的方法,在保证产量的前提下降低消耗功率,提高系统效率。
2 提高机采井系统效率方法
1)开展抽油机井机、杆、泵整体工艺参数优化技术。提高抽油机井系统效率的首要工作是要弄清地下供液能力,搞好供采协调和管柱设计,这是抽油机井系统效率的最大影响因素[2]。因此,在确定合理工作参数的前提下,以降机型、降低电动机输入功率或机采成本为设计原则,根据油井动、静态参数,应用优化软件,对杆柱组合、冲程、冲速、泵径及泵挂等工艺参数进行优化,提高机采井系统效率,降低能耗。
2015年,随检泵作业应用抽油机整体工艺参数优化技术200口井,实施优化后,泵径增大15口井,泵径减小7口井,冲速降低67口井,冲程调大11口井,应用小功率低速电动机13口井。对比162口井数据,平均冲速由7.6 min-1调整为4.8 min-1,平均理论排量由70.9 t/d下降到50.3 t/d,泵效由35.1%提高到55.7%,平均单井产液量增加2.5 t/d,平均单井产油量增加0.2 t/d,平均系统效率由21.06%提高到29.16%,提高了8.1个百分点;综合节电率28.78%。
2)提高功率利用率,解决“低、超负荷”问题。针对电动机装机功率不匹配,2015年开展了电动机功率调整实验,避免电动机的“低、超负荷”现象。2015年共进行功率调整126口井。调整后,装机功率由19.56 k W下降到14.69 k W,功率利用率由14.8%上升到23.51%,系统效率由14.42%提高到15.98%,提高了1.56个百分点。
3)调整机采井平衡。保持合理的平衡是抽油机井节能降耗的有效手段,研究新的平衡方式,实现随动平衡,使抽油机井运转过程中的平衡状态随负载的变化而调整,从而达到节能的目的。2015年,利用各种方法调平衡1241井次,平均平衡率由76.7%提高到92.1%,平均系统效率由13.21%提高到15.62%,提高了2.41个百分点。
4)治理高冲速井。因为高冲速对系统效率有一定的影响。2015年,加大了对高冲速井治理力度,全年对286口井进行高冲速治理,主要是对高冲速、高沉没度井,及时换大泵;对高冲速、沉没度稳定的井,在保证理论排量基本不变的情况下,随检泵作业放大一级泵,实现低冲速运行。治理后冲速由原来的8.2 min-1下降到5.1 min-1,系统效率由12.61%提高到14.82%,提高了2.21个百分点。
5)治理高沉没度井。为了提高有杆抽油系统效率,需确定一个合理的举升高度,即保持一个合理的沉没度。在取得真实液面的基础上,通过理论计算并结合现场实践,对油井的控套压制度进行细化管理,确保沉没度在最佳范围(260~330 m)内,提高抽油机井系统效率。利用举升高度可以得到动液面,进而计算出沉没度。因此,采取相应的措施,使沉没度保持在合理值附近,可使系统效率达到较高水平。
统计2015年12月沉没度大于或等于300 m的井共有638口,平均系统效率14.45%。若其它生产参数不变,将沉没度大于300 m井的平均沉没度降低100 m进行计算,全厂系统效率将达到16.16%,可提高0.53个百分点。因此,建议针对这部分高沉没度井,加大提液措施力度,合理匹配抽汲参数,控制合理沉没度范围,提高系统效率。
3 结论与认识
提高系统效率是一项长期、基础、综合的工作,对节约能耗和提高经济效益有很大好处。从以上分析可以看出,提高系统效率的主要工作是加强管理(技术管理、生产管理)。技术管理包括机杆泵的选择、地面抽汲参数的调整、检泵作业、调平衡及各种节能设施的应用;各项生产管理工作的好坏直接影响系统效率的高低。为此,要从加强基础的管理工作做起,努力提高管理水平及系统效率。
参考文献
[1]范凤英.提高抽油机井系统效率技术[M].北京:石油大学出版社,2002:32-45.
[2]赵玉波.抽油机井提高系统效率方法探讨[J].石油石化节能,2011(5):45-47.
机采井系统效率 篇2
乾164区块位于乾安县城东北, 安字井与让字井之间。开发目的层为青三段高台子油层, 西倾单斜构造;油藏类型:构造-岩性油藏;动用面积:6.5km2;地质储量:195×104t;孔隙度:14.8%;渗透率:2.86×10-3um2;原始地层压力:18.45MPa;饱和压力:4.55MPa;目前区块共有油井100口, 开井89口, 水井23口, 开井20口。井口日产液347.5吨, 日产油57.3吨, 综合含水90.2%, 累计产油6.36万吨, 采出程度3.26%, 采油速度0.99%。
二、系统效率的主要影响因素
设备及管理参数:设备的传动效率、装机功率是固定的, 在正常维护情况下, 主要与设备选型有关, 其次就是抽油机的平衡度范围;皮带传动效率、盘根盒的松紧度对抽油机系统效率影响不大可以忽略不计。
油井参数:如地层压力下降、油、套压的变化、气油比、原油粘度的变化、注水的见效、含水的上升等都会影响到系统效率。
抽汲参数:抽汲参数的确定与油井供液能力有关, 可以通过杆柱优化设计、工作参数的调整, 充分发挥油井产能, 实现抽汲参数的合理控制。
结合现场情况, 目前系统效率的主要影响因素有地面设备选型、平衡度、杆柱组合、冲程冲次、泵径、有效举升高度等方面。
1. 地面设备选型
(1) 抽油机
目前国内各油田普遍推广节能型抽油机。抽油机节能的基本原理是通过对抽油机的运动特性的改善, 降低抽油机减速器峰值扭矩和扭矩波动量, 达到降低电机输出功率的目的。
(2) 电机
利用与抽油机配套电机和节能电机, 杜绝大马拉小车;可调速电机转速 (冲次) 的调整适应油井井下参数的改变。
2. 抽油杆柱优化设计
在保证工作制度不变的条件下, 计算出随着抽油杆直径的增加与载荷、输入功率、系统效率的变化情况, 杆柱尽量采用2级组合配套底部加重。
3. 生产参数优选
泵径优化:在杆柱组合、冲程冲次一定的情况下, 泵径越大, 载荷越大, 所需能耗越高。
三、现场管理
1. 平衡度
现场调整表明, 平衡度是影响系统效率的一项重要因素。乾北24—21调平衡前后效果对比:抽油机型号:CYJ8-3.2-48、冲程3m、冲次3.05min-1、泵深1490m。调前输入功率17.0Kw、地面效率36.52%、井下效率26.33%、系统效率9.61%、日耗电量394.80 k W·h、平均指数0.52;调后输入功率11.54Kw、地面效率50.05%、井下效率26.56%、系统效率13.46%、日耗电量304.85k W·h、平均指数0.72。通过平衡调整可以明显降低电机能耗, 是提高系统效率的重要措施之一。
2. 清防蜡
例如:乾北23-15井, 功图表现为结蜡严重;洗井前, 最大载荷57.5KN, 上冲程电流峰值46.5A, 下冲程电流峰值20.7A;平衡率为44%。洗井后, 最大载荷49.3KN、上冲程电流峰值为30.5A、下冲程电流峰值为18.6A, 计算平衡率为61%, 并有调平衡空间。通过该井洗井前后稳定生产时系统效率对比, 提高7.73%。
显而易见, 结蜡不仅影响系统效率、若结蜡严重更影响油井的时率和产量;采用磁防蜡、玻璃管衬套油管等先进技术防止油井结蜡以及井组自洗井的应用能够有效提高系统效率。
3. 抽油机井的工况管理
加强抽油机井的工况管理, 避免或及时恢复不正常工况井, 也是提高系统效率的一项重要手段。
如乾北28--17井, 该井下泵深度1408米, 动液面深度220米, 但泵效仅18%, 系统效率仅8.6%, 井口憋压、停憋压力值正常, 测试功图正常, 打开井口取样阀门放液正常;一段时间继续测试发现示功图供液不足。现场分析认为, 存在的原因可能是泵的入口 (滤网、筛管) 有堵塞现象, 热洗井后未达到要求;实施检泵作业发现该井筛管严重堵塞。清检更换筛管后, 泵效达到77%, 产液量上升, 系统效率也随之大幅上升。
总结
通过对抽油机井系统效率各环节的分析, 提高抽油机井系统效率的具体对策归纳为:
1.地面设备选型
继续推广节能抽油机和节能电机, 保证设备配套系统的完善工作, 保证系统效率的较高起点;从设备上彻底改善设备对系统效率的影响。
2.杆柱优化设计
在保证工作制度不变的条件下, 在保证杆柱应力范围控制在65%~85%的基础上, 合理使用Φ19mm+Φ22mm两级杆柱组合, 降低当量杆径 (相同直径抽油杆数量) 。
3.生产参数优选
结合油层的出液情况及时调整工作制度;按照上调冲程下调冲次、最后调整泵径的原则进行。
4. 日常管理
(1) 全面做好油、水井资料录取工作。坚决杜绝假资料, 加强油、水井巡回检查工作, 加强教育员工认识水井的重要性, 保证注够水、注好水, 从而保证地层的供液能力。结合资料及时发现不正常井、及时提出调整措施, 对于注水见效、动液面上升或产量下降、供液不足、工作制度不合理的及时调整, 保持生产井合理的生产压差。
(2) 平衡度的调整。平衡度是保证系统效率的重中之重。加强井组员工录取电流的及时性、准确性、真实性, 对于平衡率差的抽油机及时上报, 调整后保证平衡率在85%--100%之间。
(3) 油井的日常加药管理。严格按周期加药是保证油井防垢、结垢的重要手段之一, 严格按规定要求保质保量。
结论
影响抽油机的系统效率因素很多, 地层压力、含水、气油比、粘度、油水界面、砂、蜡、气、等的变化都会影响抽汲参数, 地面设备相应参数也随之改变 (悬点载荷、电流、平衡率、电机输入功率等) 。在保证生产情况下全面优化各参数, 从而提高抽油机井的系统效率。
摘要：提高抽油机井系统效率是一项系统工程, 涉及采油系统的地面设备、井筒工艺、日常管理等多方面内容。我队在大量现场测试分析的基础上, 对影响抽油机井系统效率的各项因素进行了细致分析, 并在设备选型、参数调整、日常管理等方面制定了调整对策, 用以指导现场调整和实施, 取得了较好的成效。
关键词：抽油机,系统效率,影响因素,提高方法
参考文献
[1]范凤英:提高抽油机井系统效率技术.石油大学出版社.2002.
[2]程璐.冯琳:抽油机节能原理与系统设计.大电机技术.2002, 4:29-31.
机采井系统效率 篇3
根据国内外研究资料表明:抽油机井系统效率的理论上限值一般为49%。中原油田采油五厂胡庆油田目前抽油机井开井555口, 测试的机采系统效率总水平还是比较高的达到26.8%。但从分解指标来看, 地面系统效率最高达到64.9%, 而井下系统效率比较低只有41.3%, 平均单井日产液量较低, 平均冲程偏短、冲次偏高, 井下效率仍然有一定的提升空间。
假如抽油机平均系统效率在目前水平提高1个百分点, 以有效功率不变计算, 抽油井平均单井日节电9.12k W·h, 全厂年可节电184.75*104 k W·h。由此可见, 通过采取有针对性措施, 全面提高抽油机井的系统效率, 对降低采油成本, 提高油田开发的经济效益有着十分重要的意义。
2 抽油机系统效率影响因素分析
结合测试数据及评价结果, 采油五厂部分抽汲参数存在明显不合理。这些参数不合理的结果都会造成泵效降低, 输入功率增加, 尤其是冲次高、沉没度小对井下效率影响较大。
2.1 油井供液不足, 沉没度偏低、泵排量系数低
2.1.1 油井沉没度偏低
根据全厂及各采油队机采井沉没度深度分类统计看出, 采油五厂抽油泵的沉没度以小于200m的比例较高。
根据测试数据, 对全厂及各采油队机采油井沉没度与产液量分类统计得出, 当泵的沉没度小于100m时, 油井产液量最低, 相应的系统效率也最低;当泵的沉没度大于100m时, 油井产液较充足, 对应的系统效率也较高。抽油泵的沉没度一般应控制在200-300m。沉没度过高, 杆柱弹性伸缩加大, 就会增加抽油机负荷。沉没度过小, 又会降低泵的充满系数, 降低产液量。
2.1.2 泵排量系数偏低
从全厂机采井生产现状来看, 目前仍有221口井处于供液不足状态运行, 占总开井数的40.4%。平均单井日产液量6.6t, 接近全厂平均产量的1/3, 泵效21%。而冲程冲次接近全厂平均指标水平。
2.2 参数设计不合理
2.2.1 地面设备性能因素
抽油机、电机型号与产能不匹配、调整能力限制, 造成短冲程、高冲次下生产, 不利于提高系统效率。
2.2.2 生产参数设计因素
冲次设计不合理。生产参数过高导致系统能耗增加, 冲次越高, 抽油机悬点承受的动载也越大, 抽油杆与液体间的粘滞阻力、杆管间的滑动阻力增加, 相应的损耗增加明显。不利于提高系统效率。
2.3 杆管偏磨因素影响
杆管偏磨已经成为影响油井检泵作业的主要因素之一。其中由于井斜造成抽油杆偏磨、断脱等引起的井下作业量约占总修井作业的二分之一以上。抽油杆断脱导致检泵周期缩短, 抽油杆偏磨还能导致油管破裂、漏失甚至断裂。油井作业频繁, 原油产量下降, 作业费用和吨油成本上升, 给油井生产造成了很大困难。杆管偏磨不仅是影响油井检泵作业的主要因素之一。也是影响系统效率的主要因素之一。偏磨主要是增大了杆管间的磨擦力, 使上冲程载荷增加、下冲程载荷减小, 上下载荷幅度差增加, 使井下损耗增加、电机效率降低, 系统效率下降。
3 工艺设计配套技术
为改善目前部分抽油机存在的系统效率问题, 针对相应存在的问题, 做出具体的工艺配套对策, 以提高系统效率。
3.1 参数优化节能配套技术
3.1.1 抽油机变频调速器变频调速工艺
变频调速器是通过改变电源频率的方式改变电动机的转速, 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。变频器的电路由整流、中间直流环节、逆变和控制等部分组成。该技术使用后可以根据油井载荷变化, 实现冲次实时调速, 操作简单安全, 节省大量人力物力, 调整后节电率可达到30%, 系统效率大幅提高。适用于动态变化较大的油井。
3.1.2 8/12极双速电机
8/12极双速电机采用改变电机旋转磁场的磁极对数的方法来改变它的转速。正常生产时用低速, 启动抽油机或热洗井时用高速, 从而减少启动困难的现象, 又能达到热洗后缩短洗井液返排时间的目的, 使之适应抽油机井供液能力、负载能力的运行要求。
3.1.3 抽油机减速装置
抽油机减速装置在充分利用原机型的前提下, 在抽油机的电机和变速箱之间安装一个减速装置, 通过加大传动比, 降低中间传动皮带轮的运行速度, 顺利实现二次减速, 实现大幅度降低冲次要求, 适应低液量井的调整要求。
优化原则:应用于液量低于5t/d的油井调整冲次要求。
3.2 抽油杆扶正技术
3.2.1 抽油杆抗磨腐接箍
应用高温喷涂工艺在抽油杆接箍表面涂上A O C-160涂层, A O C-160涂层的高硬度增强了接箍抗磨粒磨损的能力, 防止了砂粒等硬质点对接箍表面的损伤。具有AOC-160涂层的接箍和油管磨损时, 接箍表面的部分涂层成分会转移到油管表面, 转移过来的成分和原来油管表面共同组成了新的表面。
技术参数及性能特点:
(1) 接箍涂层表面硬度为H R C50-65、基体硬度为HRC16-23;
(2) 表面涂层厚度≥0.25mm, 涂层结合强度484MPa;
(3) 主要针对局部抽油杆接箍发生较严重腐蚀、偏磨的井;
(4) 接箍内螺纹耐腐蚀能力强。
3.2.2 内通式抽油杆助抽扶正器
在空心抽油杆短节上设计安装由尼龙、碳纤维、玻璃纤维增强剂合成的滑动扶正块。扶正块设计成螺旋棱等结构, 利用液体的冲力可使扶正体旋转, 达到360°均匀磨损, 延长扶正块使用寿命。杆体空心能产生活塞效应, 杆柱纵向上可均匀受力;合成的扶正块耐高温、抗磨性能提高。
技术参数及性能特点:
(1) 扶正块含40%尼龙1010、30%碳纤维复合材料、30%玻璃纤维增强剂;
(2) 扶正块外径60mm、长度99mm、密度1.3—1.4g/cm3;
(3) 空心杆体采用35Cr Mo材料, 外径38mm、内径20mm;
(4) 工作温度≤140℃、摩擦系数 (油介质) ≤0.018、尼龙强度≥12;
(5) 主要规格Φ19mm、Φ22mm、适用于27/8″油管;
(6) 适用于已发现抽油杆接箍偏磨的井, 尤其适用于井液粘度较大的油井。
4 结论
(1) 提高系统效率的关键途径有两点:提高有效功率、降低井下无效功率损耗。
(2) 针对单井实际情况, 优化机采参数设计, 提高系统效率。
(3) 偏磨问题与井身结构、流体性质、抽汲参数、杆柱结构等因素都有关系, 实际生产中要从优化冲次、缩短偏磨井段、优化扶正措施等方面考虑。
参考文献
[1]张琪.采油工程原理与设计[M].山东:中国石油大学出版社, 2006
[2]田华, 罗峰, 孙汉昌, 苏宏伟.提高机采系统效率的研究与应用[J].内蒙古石油化工, 2005, (11)
[3]崔振华, 余国安, 安锦高.有杆抽油系统[M].北京:石油工业出版社, 1994
机采井系统效率 篇4
1 影响机采井系统效率的因素
(1) 油井井下的工具。1) 油井抽油机的传动位置的摩擦力过大, 导致转动变缓, 最后导致抽油速度减慢。2) 盘根盒的结构不合理, 盘根盒的机械性能不高。3) 抽油杆部分的尺寸不合理、强度不符合、重量和其组合方式影响着系统的效率。4) 井下抽油泵的结构不合理。5) 油井油管的使用情况等其他井下工具都会造成能量的大量消耗。
(2) 系统的地面设备。地面设备主要是有电动机和设备的传动引起的系统损耗。由于长期的使用, 导致电动机的线圈老化速度快、绕线的方式还很落后和电动机维护滞后的时候导致电动机的机械磨损增加, 最后造成电动机发热而引起电动机机身温度快速上升, 使得电动机的输出功率大大的降低。还有由于一些供电设备的电路老化以及配电箱的设计结构不合理导致线损大量的增加都会降低机采井系统的效率。
(3) 系统对于采油管理方面设定的不正确。由于机采井生产参数设计的不够合理、出油泵的效率降低以及对抽油机的管理水平低等这些因素都会降低机采井的系统的有效功率, 最后导致增加机采井系统的能量消耗。
(4) 其他因素对系统效率的影响。除了以上的几种因素, 机采井的系统效率还受采油井的斜度状况、井筒流体的物性和组份和底层的能量等其他因素的影响。
2 提高机采井系统效率可采取
的措施
2.1 提高机采井的泵效
在选定抽油机的工作参数之后, 抽油机产量的高低取决于其深井泵的工作情况, 其泵效越高, 油井的产油量就越高, 反之泵效越低, 产油量就会越少。其中的三个因素影响着机采井泵效的高低, 其三个因素分别是抽油杆柱以及油管柱的弹性伸缩的影响、气体以及充不满对泵效的影响和漏失对泵效的影响。 (1) 抽油杆柱以及油管的弹性收缩会损失一定的活塞冲程, 为了减少冲程造成的损失, 可以使用油管锚把油管的下端固定住, 既可以防止油管变形, 还可以降低杆管的磨损程度。 (2) 对于降低气体以及充不满的影响, 通过合理地控制套管气, 稳定其液面和产量, 同时再加大沉没度和在泵的入口安装气锚的措施。 (3) 时间越长泵的漏失量就会越大, 可以改善泵的结构、增加泵的抗磨抗腐蚀性能和定时定期地检查泵的措施来对泵进行维护, 让泵始终保持正常工作的状态。
2.2 淘汰原始的抽油杆
由于原始的抽油杆的性能都比较差, 可以更换一些特种的抽油杆, 例如铝合金抽油杆、连续抽油杆、玻璃抽油杆和空心杆等, 它们都具有单位长度的重量轻和抗拉强度高的特点。把它们应用在抽油系统中, 会使井下的功率损失降低, 同时增加有效功率, 对输入功率的需求也会大大的降低。
2.3 应用更多的节能设备
节能设备的类型只要是节能型的抽油机、节能型配电箱和节能型电工机等。其中节能型抽油机的组成主要包含异相曲柄平衡抽油机、渐开线抽油机和前置式抽油机等, 节能型抽油机可以使净扭矩曲线变得缓慢、波动变小, 使得生产运行的更平稳, 节能的效果非常好。节能型的电动机主要包含了电磁调速的电动机、永磁电机、高启动转矩电动机和超高转差率电动机等。其主要是使电动机的机械性能得到改良、电动机的负荷率得到提高以及功率因数的提高, 进而使采油系统运行效率的提高以及达到节能的效果。节能型的配电箱主要是通过调压的方式来提高电动机的利用功率以及使用无功补偿技术, 从而达到节能的目的。
2.4 优化抽油机生产系统的设计
优化抽油机生产系统的设计是十分复杂的, 所以首先要先进行初步的设计, 然后在进行校对核查和适当的调整, 从达到设计优化的目标。抽油机的抽汲参数对于抽油机的能量消耗有很大的影响, 尤其是冲次对电机消耗能量的影响, 所以在油井产量满足的条件下, 优先选择冲次、冲程以及泵径, 把它们组成最优的组合, 这样可以保证油井生产系统的效率。也可以大大减低能量的消耗。
3 结束语
提高机采井的系统效率是一项节约能量消耗的重要考察指标, 如果要提高机采井的系统效率, 要加强对机油井的管理、通过完善注采系统而是油井产量得到提高以及增大抽油泵有效的扬程, 还要运用现代新的工艺和先进的技术, 以此来减少机采井系统在能量传递过程中造成的消耗。把这两个方面有效地结合到一起, 就能够提高机采井的生产系统效率, 对能量的节约也有很大的帮助。所以我国油田企业要广泛的应用这两方面的技术, 提高油田产量的同时还可以节约能量的消耗。
参考文献
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机采井系统效率 篇5
关键词：油田,螺杆泵机,现状,对策
油田的采油效率与螺杆泵机采井系统的工作效率是成正比关系的。在过去几年里,油田为了将采油率提升,不断的将螺杆泵机采井系统的工作效率提高,对此我国专门从国外引进了一批新型的先进的生产设备,使得油田的采油率大大的提升。但是再一次的研究分析得出,螺杆泵机采井系统的工作效率还有非常大的空间可以提升,对此本文做了简单细致的分析[1]。
1 分析螺杆泵机采井系统工作效率的现状
油田在近几年里对采井系统的工作效率高度的重视,为了提高采井的工作效率,将螺杆泵举升工艺用入到了油田的采油工作中。将螺杆泵举升工艺的采油效率与传统的抽油机井采油效率做了对比,对比结果表明,螺杆泵举升工艺的工作效率明显高于传统的抽油机的工作效率。表1对两种采油工艺中用到的采油设备功率参数做了对比,通过对表中的数据分析,我们发现螺杆泵机占有非常大的优势,在系统效率上和功率的利用率上都要比传统的抽油机高许多。但是将螺杆泵机采井系统的数据与相关的规范标准对比,还有非常大的提升空间。因此,为了能够进一步将螺杆泵机采井系统的工作效率进行提升,将其相关的机械设备的潜能充分挖掘出来,我们仍要对该采井系统进行改进,为此,科研人员对螺杆泵举升系统进行了深入的研究,找出可以将其工作效率再次提升的改进措施。
2 提高螺杆泵机采井系统工作效率的对策
为了将螺杆泵机采井系统的工作效率再一次的提高,我们提出了以下相关策略。
(1)将电机负载率增加。电机的负载率指的是电机实际的输出功率占额定功率的百分比。科研人员经过研究得出,在螺杆泵举升系统中电机的负载率最少要占到额定功率的35%。对大庆油田石油开采中使用的螺杆泵电机的功率进行了统计,得出的数值均已满足35%的数值,充分表明了螺杆泵在石油开采时的工作状态是较为合理的。在通常情况下,当电机的功率不是很高的情况下,都会导致电机的功率因数以及电机的效率都会受到很大的影响,大大降低了效率,不能使系统的效率充分发挥出来。
因此,在螺杆泵机电机负载率上油田的工作人员应该对其认真的分析、研究,需要从系统的细节部分开始进行合理的运算,在影响电机负载率的相关因素上更应该重视,务必要进行认真的分析和探讨,然后对其涉及到的相关设备的运行参数要认真的进行计算,以便可以寻找出可以将电机负载率提高的有效方法。
(2)将地面的传动效率进行提高。科研人员通过对大庆油田中螺杆泵的地面传动效率的研究,发现即便是将螺杆泵机的工作转速提升到了更高的档次,但是其传动效率的提升仍有很大的限度。所以,在螺杆泵机的转动效率上有非常大的空间可以进行提升。
因此,大庆油田需要对之前的经验进行系统科学的总结,在需要引进的先进设备中要高度重视螺杆泵地面装置的引进。比如,在石油开采中使用的新型螺杆泵地面直驱装置,要将齿轮与皮带传动进行减少,这样做可以将地面传动效率提升到一个新高度。另外,新型的装置在稳定性上是非常高的,而其需要花费的维护费用是相对非常低的。因此,油田的工作人员应与发达国家进行交流与合作,就当前的螺杆泵机地面装置实际问题进行深入的探讨,油田要提升地面装置的传动效率,就要从发达国家引进更为先进的设备。与此同时,油田在地面传动效率上的研究不能疏忽,也要相应的增加投入,争取可以研究出具有自主知识产权的地面传动装置,可以进一步将地面传动效率进行提升。
(3)在螺杆泵机的转速上要确定合理的转速。螺杆泵机的工作转速在系统中是非常重要的,其设备的工作转速会对整个系统的平稳性以及高效运转直接产生影响,因此,油田的工作人员在实际工作中要对设备进行确定合理的转速。科研人员经过大量的分析得出以下几种可以将螺杆泵机系统效率提升的方法:(1)将工作转速进行提升,提升达到的高度要大于临界的工作转速;(2)将工作的转速在(1)的基础上再一步进行提升,这需要借助静举升功率来实现,将静举升功率进行提高就可以实现工作转速的进一步提升。因此在螺杆泵机系统工作时,要达到合理的工作转速,合理的工作转速应该是大于临界工作转速的,工作转速也是要有一定的上限,其上限的确定要结合多种因素进行确定,其中包括对系统综合稳定性的分析以及实际的生产需求,在此基础上确定工作转速的上限。各大油田应该在当前螺杆泵机表现出来的转速进行适当的提升。
(4)在选泵以及选井上要非常合理的进行选择。工作转速的差异也会导致螺杆泵的有效功率以及泵压有所差别,两者之间也存在着一定的关系。在低漏失区将泵压与转速进行提高,会发现有效功率也会有非常明显的上升,当进入高漏失区的时候,对转速增加仍然可以将有效功率进行提升,但是将泵压进行增加有效功率不会上升反而会导致其有所下降。因此,要对泵和井进行确定,要对各方面的因素进行综合性的考虑,务必要确保选择的泵排量能够与选择的油井产量相符合。
(5)将螺杆泵采油配套技术进行完善。油田为了将螺杆泵机采井系统效率再一步提升,应该在相关的配套技术上要高度的重视,对相关的配套技术进行进一步的完善。比如,大庆油田在之前将不压油层洗井工艺在结合实际情况下进行了完善,非常有效解决了螺杆泵在洗井过程中给由曾遭成的不良影响,同时还将油管扶正技术进行了优化,进一步确保了扶正的稳定性。
3 总结
随着我国社会经济的不断发展,需要的能源量也不断上升,尤其在石油资源上更是需求量暴增,这一现象的出现导致了我国的油田资源在不断的下降,所以为了确保在发展如此快速的社会经济下,石油资源仍能够满足现代社会的现状,油田在石油开采上应该对目前的螺杆泵机采井系统的工作效率进行认真的分析,并且以实际情况为基础,在此基础上采取相应的措施,将采井系统的工作效率进行提高,增加油田的生产效率。
参考文献
机采井系统效率 篇6
电参量参数完善。精细管理要求加密测试抽油机系统效率及时进行平衡度调整, 高压井电流测试存在操作安全问题, 为此, 增加电参量自动计量及分析优化系统。
(一) 分体式改造。岔北、岔中、苏桥、文西四个作业区原有系统主要采用无线示功仪+RTU模式该模式下的RTU具有电参量数据采集接口, 仅需增加电参量采集模块 (根据油井供电电压, 选择合适量程) , 即可实现油井电参量数据采集。
(二) 一体式改造。岔东 (南) 、岔中作业区部分油井均采用GPRS一体式传感器, 该模式仅满足示功图数据采集。本着节约利旧的原则, 对岔东 (南) 作业区模式采取优化改造。达到重新利用的目的。
(三) 软件升级
1.利用数据采集服务器, 在原有采集软件基础上添加电参量采集功能, 完成单井电参数定时监测。
2.利用数据计算服务器, 增加系统效率、平衡度计算功能, 以网页形式发布计算结果, 提供各种数据、曲线查询和导出功能。
3.RTU程序升级:根据油井功率、载荷数据进行综合判断油井启停状态, 提高启停状态判断的准确性[1]。
4.编写功图计量系统与A2系统数据接轨程序并进行实施, 大大提高工作效率。实施步骤:从功图量油SQLsever数据库提取产量、电流、压力等数据;油田公司数据中心授予与A2数据平台接轨的授权;编写功图量油数据库与A2平台接口程序;把功图数据改成统一上传模板, 以完成数据的自动上传工作。
二、应用情况及效果
(一) 应用情况
1.电流数据对比及误差分析。对55口单井, 分5个误差等级, 进行电流数据对比, 其中差值在3A以下的油井为46口, 差值在3A以上的油井为9口。
造成误差有四个方面的因素: (1) 自动化系统所测的最大电流值为三相电流峰值, 人工测试的最大电流值为单项电流峰值, 如油井三相电不平衡, 对比结果会产生误差; (2) 人工测试应用指针式仪表, 由于表针惯性、读表方式等因素的影响, 较难读到准确的电流峰值; (3) 数据监控器RTU内需人工设置电压、电流量程, 在维护过程中, 存在更换RTU后未设置量程的现象, 导致测量误差; (4) 自动化系统电流数值随功图同步测试, 测试时间为每小时55分 (RTU时间) , 两种测量方式时间不同步, 也会导致测量结果出现偏差。
2.功图计量与OPRS系统效率数据对比分析。对55口单井进行数据对比, 其中差值在15%以下的油井为46口, 差值在15%以上的油井为9口。分析产生误差原因: (1) 两套测试仪器存在测量误差:无线示功仪与低压测试传感器;电量自动采集与人工测试。更换RTU时, 必须设置电压、电流量程; (2) 部分油井基础数据未及时更新:泵深、动液面、套压、电机型号等; (3) 人工测试与自动采集的时间同步性。计算模型验证:岔12-89井, 人工测试OPRS计算系统效率为50.27%, 自动化自动采集计算为20.07%, 相差较大;在保证相同的静态数据前提下, 两套软件共同选用同时间点的示功图、电参量曲线、动液面数据, OPRS计算系统效率为:22.56%, 自动化计算结果:20.08%。
3.增加平衡率计算模型。原系统平衡率计算采用功率法, 极端情况下会出现负值, 经过相互沟通、改进, 系统软件增加电流法计算抽油机平衡率[2]。
(二) 应用效果
1.改变了传统的测量方式, 实现了652口油井的三相电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、电量等参数的自动采集, 解决了1140伏高压电机井电流人工录取的安全问题。
2.加强油井数据感知频度, 保证开井时率;加快资料反馈、分析速度, 提高了员工工作效率。
3.通过上位机计算软件, 可完成油井日耗电、平衡度、系统效率等重要的生产数据的实时计算, 地面及时优化, 达到节能降耗、提高产量、安全运行的目的。
4.综合每口油井的耗电量、产液量数据, 计算单井吨液能耗, 为精细化管理提供依据。
三、建议
(一) 对于稠油井、出蜡井, 根据一段时间内最大电流的变化曲线, 系统结合单井日产液量综合制定合理的加药时间, 完善油井管理机制。
(二) 通过实时监测的电流数据, 增加电流突变报警, 结合功图数据, 实现皮带断脱、卡泵等故障判断。
参考文献
[1]王平.抽油机平衡度实时测量技术[J].油气田地面工程, 2010, 29 (10) :7.
优化节能措施降低机采井耗电 篇7
关键词：机采井,优化,效果
抽油机举升是人工举升的主要方式, 采取有效的节能措施, 提高其系统效率, 可使投入产出比增加, 在提高能效的同时获得更高的经济效益。抽油机系统效率受多方面因素的影响, 做节能优化设计首先要对各种影响因素进行研究, 找出对系统效率影响最大的因素。根据产液量不降的基本原则, 制定节能设计方案, 采取可行性的措施, 提高抽油机的系统效率, 从而达到降低机采井耗电的目的。
1 影响系统效率及耗电因素
1.1 地面系统影响
1.1.1 冲速对系统效率及耗电的影响
抽油机工作时, 电动机的负荷变化较大, 并且电动机的平均输出功率不但与电流有关, 更重要的是与电动机的负荷变化周期有一定关系。冲次与电动机负荷周期变化是相对应的;能量在减速箱中的传递通过齿轮完成, 一般情况下, 1对齿轮传动功率损失约为2%, 抽油机减速箱3对齿轮传动损失共为6%。抽油机的冲速每增加一次, 能量经过3对齿轮传递后, 减速箱的机械效率会降低1.5%~2.0%;抽油机的四连杆机构的能量损失主要包括轴承损失, 钢丝绳的变形损失。通常情况下, 抽油机的四连杆机构装置能量损失为7.5%~12.5%, 若增加1个冲速, 能量在该处的损失会增加3.0%左右;光杆运动速度增大, 功率损失也随之增大, 系统效率降低。总之, 在确保产量的前提下尽可能地降低冲速, 适当增大冲程能有效提高系统效率。
1.1.2 不平衡度及负扭矩对系统效率的影响
由扭矩曲线可直接得到上下冲程中的高峰扭矩值和负扭矩值与曲柄转角的范围。抽油机不平衡状态对系统效率影响分析, 通常是以上下冲程高峰扭矩峰值相等为标准来判断抽油机的工作状况, 在实际生产中, 不可能经常保证上下冲程扭矩峰值完全相等, 只要Md max/Mu max0.85, 抽油机就能保持良好的平衡状况, 扭矩曲线可以求得减速箱的平均输出功率, 由于根据悬点载荷计算扭矩时, 忽略了从悬点到曲柄的传动效率, 所以, 根据扭矩曲线求得的功率也就是光杆功率。将该功率除以抽油机效率可得电动机输出平均功率, 通过实际计算可以得出抽油机在不平衡状态下工作电动机输出功率会增大, 系统效率降低。
1.1.3 电动机机械特性不同直接影响系统效率
电动机的损耗可分为两大类:一是可变损耗, 二是不变损耗。不同类型电动机由于内部结构及原理不同损耗不同, 直接影响机采井耗电和系统效率。电动机的效率及功率因数都在额定功率附近时达到最大值, 因此选用电动机时应使电动机的容量与负载相匹配。
1.2 井下系统影响
抽油杆柱与液体间的黏滞摩擦功与下泵深度、原油黏度、抽油杆运动速度的平方成正比。随着下泵深度的增加, 摩擦损失功率增大, 导致系统效率的下降;原油黏度的变化主要体现在摩擦载荷和沿程压力损失上, 随着原油黏度的增加, 液体摩擦力增加, 悬点的最大载荷增加而最小载荷减小, 载荷变化幅度和示功图面积都增大, 功率消耗增加, 从而导致系统效率降低[1]。
2 优化节能措施, 降低耗电
通过以上分析, 可得知对抽油机系统效率影响的因素。对于抽油机井节能优化设计来说, 必须先对抽油机井的生产状况及时分析, 找出影响系统效率的因素, 在不影响产量的前提下, 根据现场实际情况, 调整参数, 优化软件得出合理的优化方案。
2.1 根据优化结果采用新型过渡轮装置下调冲速
过渡轮装置工作原理:在电动机轮和抽油机皮带轮中间安装一个减速装置, 减速装置有两个同轴同步减速轮, 电动机轮直接带动大轮达到降低转速的目的, 减速器小轮带动抽油机皮带轮, 相当于下调电动机输出转速, 达到降低冲速的目的。该装置分两种型号, 分别是400/200和300/180, 可以把原井4 r/min和3 r/min的冲次下调到2 r/min, 采用滑轨固定在抽油机底座, 4 700 mm和2 300 mm双皮带传动, 可定期注润滑剂进行保养。
过渡轮装置选择产液量在0.5 t以下、小层连通性相对较差、系统效率偏低的特低效井进行安装, 取得了较好的节能效果, 安装前后对比, 综合节电率达到9.4%, 平均单井日节电12.0 kWh, 平均系统效率提高1.40个百分点。
2.2 优选新型节能电动机, 提高系统效率
2.2.1 老井采用YCHD高转差率双速节能电动机
随着油田开发时间的延长, 低效井逐年增加, 老井产液量下降;作业过程中泵挂上提, 电动机负荷降低。电动机的效率及功率因数都在额定功率附近时达到最大值, 因此, 选用适当电动机使电动机的容量与负载相匹配是非常重要的。YCHD225—12/8型高转差率双速节能电动机采用两种输出转速, 分别为462/698 (r/min) , 对应额定功率分别为7.5/15 (k W) , 更换配套电动机轮可按要求调整冲速。因此, 可以根据单井实际变化情况随时调整适当的额定功率和冲速, 在控制箱内直接转换转速开关档位, 改变转速时, 必须停机后才能改变转换开关“S”档位, 避免电流突变造成电动机损伤。另外, 电动机具有7%的转差率和2.75倍的堵转力矩, 有利于抽油机在启动和井下遇阻时减少减速箱和抽油杆所受的冲击载荷, 有利于降低抽油机故障率。
在老井选取电动机消耗功率小于7.5 kW的低效井进行安装, 到目前共更换安装YCHD高转差率双速节能电动机20台套。更换前后对比, 平均单井实耗功率由5.40 kW下降到4.80 k W, 综合节电率达到11.1%, 平均单井日节电14.4 kWh, 平均系统效率9.2%, 提高2.3个百分点。
2.2.2 优化产能井地面拖动装置
针对新产能井低效高耗这一问题采用新型节能拖动装置, 起到了突出的节能效果。南区块投产新井27口, 采用TNM系列稀土永磁电动机一体化装置。该装置采用电流无功补偿技术, 无功电流在电动机处交换, 能有效提高电动机功率利用率, 与普通Y系列异步电动机比较有较高的节电率。统计27口新井, 单井平均实耗功率4.40 kW, 和老井平均实耗功率5.50 kW对比, 平均单井日节电26.4kWh, 节电率20.0%, 平均系统效率10.1%, 提高3.1个百分点。
北区块投产新井115口, 采用LP/CJT一体化节能拖动装置, 该装置是由JFD系列控制箱与CJT系列电动机组成, 具有两种功率输出形式, 通过高低速转换开关来实现输出功率形式交换, 高档转速700 r/min, 对应冲速是4次, 输出功率为17 kW;低档转速450 r/min, 对应冲速是3次, 输出功率为12 kW;该装置装有补偿电容, 可有效降低电动机本身铜损、铁损, 达到节能和提高系统效率的目的。统计115口新井, 单井平均实耗功率5.0 kW, 和老井平均实耗功率5.5 kW对比, 平均单井日节电12.0 kWh, 节电率9.1%, 平均系统效率8.6%, 提高1.6个百分点。
2.3 优化井下系统, 降低油井负荷
2.3.1 上提泵挂深度
影响油井负荷的井下因素主要包括泵挂深度和井筒阻力。下泵深度越深, 杆柱及液柱重量增大, 功率消耗增加, 抽油杆柱与液体间的黏滞摩擦功与下泵深度、原油黏度成正比, 原油黏度的变化主要体现在摩擦载荷和沿程压力损失上, 应用摩擦载荷计算和压力分布计算分析研究, 随着原油黏度的增加, 液体摩擦力增加, 悬点的最大载荷增加而最小载荷减小。某地区井底流压均低于饱和压力, 当压力降低到一定界限, 井底附近油层原油脱气严重, 黏度升高。通过对油井最低允许流动压力公式得出上提泵挂靠近合理流压, 降低原油黏度, 从而降低杆柱及液柱重量, 减少摩擦阻力, 降低油井负荷。老井根据实际情况泵挂上提顶界20~50 m, 目前老井已完成泵挂上提工作, 平均理论载荷下降1.4kN, 平均最大载荷下降2.2 kN, 收到明显效果。
2.3.2 高黏度井采用强磁防蜡技术
工作原理:原油是抗磁物质, 当以一定的流速通过特殊磁路设计的强磁场时, 分子产生透导磁矩, 此磁矩与外磁场相反, 因而使原油进入磁场时克服磁场力。由于原油中各种组成的分子质量和磁矩不同, 进动角速度也不同, 磁场强度越高, 进动角速度越高, 使不同分子间距离拉大, 作用力减小, 有利于降黏。同种蜡分子的进动角速度相近, 在磁场力的作用下, 沿磁场方向排成分子串, 相邻分子串由于排列方向相同, 极性相同, 互相排斥, 当各分子串分别结晶后, 由于分子中的束缚电荷被“中和”, 静电引力大大削弱, 分子串间就不易再结合成大网络状晶体大蜡晶, 不再吸附到油管壁上形成蜡层, 从而达到防蜡的效果。强磁防蜡降黏器有效期10年, 单价1.9×104元, 资金投入远远低于日常加药维护费用。
3 优化节能措施效果
2) 高转差率双速节能电动机平均单井年节电3 679.2 kWh。
3) 稀土永磁电动机一体化装置平均单井年节电6 745.2 kWh。
4) 利普一体化节能拖动装置平均单井年节电3 066 kWh。
4 结论与认识
1) 通过优化地面系统和井下系统可有效提高油井系统效率, 达到降低耗电的目的。
2) 高黏度、大负荷运转的井点可采取特殊防蜡降黏的井下工具, 达到降低负荷的目的。
参考文献