机械采油系统节能降耗技术措施及应用范文

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摘要：机械采油是油田最主要的采油工艺，其系统工作能耗占油田生产能耗的比重较大，针对机械采油系统存在能耗高、效率低的情况，文中分析了造成机采系统能耗居高不下的原因，提出了通过优化生产参数、采用节能设备、优选采油工艺等措施来降低能耗，提升机采系统工作效率，为油田可持续发展提供保障。

关键词：机采系统；能耗；影响因素；节能措施

前言

机采井在油田油井中占比较大，其生产用电是油田能耗的主要来源之一[1]。机采系统效率是衡量抽油机井性能的重要指标，大量的机采井使用游梁式抽油机，造成机采系统出现能耗高、效率低的情况[2]。现阶段油价低迷，油田持续开采导致油井产出液中含水率升高，生产成本增加，必须通过深入挖潜，节能降耗，降低油田生产成本，保障油田持续健康发展。为此，降低抽油机能耗，提升机采系统效率，发挥油井最大潜能，具有重要的现实意义。

1机采系统能耗影响因素分析

1.1电动机影响

（1）电机负载率和功率因数的影响。电动机是机采系统主要的能耗设备，影响电机工作效率的主要因素的电机负载率，当电机负载率过低时，电机工作效率及功率因数均不同程度降低[3]。早期油田使用的电机多为异步电机，其工作效率只有在额定功率运行情况下才能达到最佳，即额定功率运行时，功率因数和电机效率最大。当负载率降低时，电机效率和功率因数均下降，无功损耗增加。

（2）电机工作状态影响。早期机采系统大多是异步电机，为避免出现启动和稠油情况下功率不足的情况，电机配备的额定功率通常大于抽油机实际输入功率，造成部分机采系统运行时出现“大马拉小车”的现象。此外，电机工作时扭矩波动较大，且会出现负扭矩的情况，要求电机能够在较宽的载荷范围内有较高的工作效率，且抽油机机械特性与抽油机的工作要求相符，异步电动机达不到以上要求。

1.2摩擦阻力的影响

摩擦阻力也是影响机采系统效率的因素之一。机采系统摩阻主要有：①光杆与盘根盒摩擦，当盘根盒密封过紧或其与光杆的对中性差时，光杆上下运动产生的摩阻较大；②杆、管、泵间的摩擦，油井开采后期，出砂较多时，容易导致抽油杆与油管摩擦、抽油泵与柱塞间的摩擦变大；③稠油井开采时，原油粘度高，抽油杆上下冲程运动过程中与采出液与油管间粘滞阻力大，同时高粘度的采出液在外输管线中流动阻力大，均消耗较多能量。

1.3电泵对能耗影响

常规电泵在高含水出砂油井工作一段时间后，容易出现泵密封性变差、泵阀漏失增大情况，同时油井产出液对泵腐蚀性较强，导致泵效衰减。再者，随着油田油田稠油开发及注聚开发的规模不断增大，产出液粘度不断升高，影响抽油泵的充满度，造成抽油机井泵效降低。

2机采系统节能技术

2.1优化生产参数

对于不同的油井，要根据具体情况调整生产参数。对供液充足的油井，在保证油井沉没度合理的同时，调整泵的深度、加大泵径能够提高单井产液量，在充分挖掘油井生产潜力的情况下，可通过减小输入功率来降低能耗。对于供液不足的井，造成供液不足的原因可能是地层供液不足或是抽油机抽汲参数偏大，导致抽油泵充满度较低，还未充满即进入排液状态，泵效较低，抽油机能耗损失大，针对这种情况，可通过降低冲次，减小输入功率来提升泵效。对于抽油机偏磨情况，可以合理调整生产参数，尽量使用低冲次、长冲程的生产参数设置，以提升泵效、减轻抽油杆柱的偏磨。为使抽油杆偏磨均匀，可在抽油杆和油管上安装旋转装置，能够减轻杆管的磨损，延长检修期。在地层能量允许的情况下，可适当上提泵挂，从而避开偏磨点[4]。

2.2采用节能设备

（1）节能型抽油机。传统游梁式抽油机机身结构和工作原理决定了其工作效率受到平衡度的影响，系统效率低、能耗高。为此可采用节能型电机，使用特殊的传动结构和平衡原理，改善抽油机能耗高的情况。常用的节能型电机有双驴头型、低矮型、下偏杠铃型、摆杆式、摩擦换向式等，这些节能型抽油机能够显著提升机采系统效率。

（2）节能型电机。理想的抽油机电机应具有装机功率不高且启动扭矩高的特点，为此，可采用稀土永磁同步电机、高转差电机、双速双功率电机、伺服拖动系统等。双速双功率电机能够自动切换电机绕组，在负载较重时或者是开机启动时使用大功率绕组，在负载轻时使用小功率绕组，能够提升系统工作效率；高转差电机具有启动力矩大、电流小的特点，能够减少抽油机系统加速度和悬点动载荷，减轻抽油杆疲劳，避免出现杆泵断脱事故，节能效果明显；稀土永磁同步电机转子为稀土材料制成，电机工作时转子无需外加励磁电源，能够有效避免励磁损耗，同时该型电机具有启动力矩大、过载能力强、电机工作效率和功率因数高的特点，节能效果显著；伺服拖动系统可方便设置各项参数，能够实现软启动、无极调速等功能，节能效果好。

（3）采用变频控制系统。变频控制系统能够实现抽油机软启动、任意改变冲程、降低无功损耗、能量回馈等功能。使用变频调速技术实现抽油机软启动，可减小启动电流，减少对电网冲击，降低电机装机功率，提升工作时电机负载率，节省能量消耗。使用变频节能装置来改变抽油机冲程，可使上冲程速度快，下冲程速度慢，可使抽油泵上提过程中减少泄漏，下放过冲中提高泵的充满度，从而提高泵效。变频调速装置具有能量回馈的功能，能够将电动机发电时产生的能量回馈到电网中，降低无功损耗，提升系统节能效果。

3间歇采油技术

间歇采油技术主要用于单井产量低、地层渗透率低、储量丰度低的情况，这些情况使用常规采油方式机采系统能量消耗大、系统效率低。

3.1提捞采油工艺技术

抽油机采油费用主要有电费、各种药剂费、作业费等，提捞采油工艺无需使用电能和各种药剂，大大节约了采油成本，在待开发区块，使用提捞采油具有一定的优势，如无需铺设电力设施、不用上集油管线、无需井口装备等，能够有效降低投资。此外，针对一些老井不出油的情况，采油提捞采油工艺能够减少能源浪费，节省人力物力。

3.2活动式螺杆泵间歇采油技术

活动式螺杆泵间歇采油技术是在地面上采用拖拉机作为动力装置，拖动井下的常规螺杆泵，将油井内产出液举升至地面，然后直接转入油罐车，运至中转站直接进行处理。采用螺杆泵间歇采油技术工艺流程简单、采油成本低，需要注意的是掌握好每口井的间歇周期，间歇周期根据油井恢复程度和扭矩大小而定，合理的间歇周期能够提升采油的效率。

4其它节能技术

4.1小井眼采油工艺

小井眼是指井径小于215.9mm或小于区域内常规井井径的油井，小井眼不仅能够在钻井上节省钢材、减少钻井液使用量、占地面积小、节省钻井成本等，使用小井眼采油工艺对抽油设备相对较低，抽油设备体积小、质量轻，能够有效降低采油能耗，达到节省成本的效果。

4.2螺杆泵采油技术

螺杆泵的排量与转子转速成正比，能够根据地层供液情况来改变转子转速，使供采关系达到平衡。与抽油机比起来，螺杆泵运行效率更高，且具有能耗低、采油成本低、设备占地面积小、噪音低等优点。螺杆泵携砂能力强，在高粘度或高含砂油气藏应用效果好。同时由于其噪音低、占地面积小，能够用于居民区采油。螺杆泵在使用过程中必须加强生产管理，除停电、更换设备等情况外，螺杆泵不宜停机。在满足生产需求的情况下，螺杆泵应尽量在较低的转速下运行。

5结束语

随着大庆油田持续稳产高产的压力增大，新增油井向外围延伸，低产、低渗透井增多，机采井吨液耗能和吨油耗增大，节能降耗显得尤为重要，必须从优化生产参数、采用节能设备、优选采油工艺方面来降低系统工作能耗，同时加强新技术、新工艺的开发及应用，不断提升机采系统工作效率。

参考文献

[1]董德明.抽油机节能措施的选择与优化[J].油气田地面工程,2008,27(10):42-43.

[2]钟平.抽油机高效节能技术[J].国外油田工程,2000,16(2):32-35.

[3]郭宏亮,宋学红,李忠.提高抽油机井系统效率的有效途径[J].油气田地面工程,2008(12):38-39.

[4]朱益飞.机采系统效率分析及对策[J].节能与环保,2003(12):23-24.

作者：平志波 单位：大庆市采油三厂作业大队机关