所屬欄目:機械論文 發布日期:2017-06-24 15:38 熱度:
隨著石油開采技術的不斷發展成熟,機械采油已經成為主要的開采手段,本文介紹了采油廠抽油機井系統效率概況,提出了提高抽油機井系統效率途徑與方法。
《石油機械》是國內石油機械學科唯一的技術類月刊。《石油機械》是全國中文核心期刊,中國石油天然氣集團公司優秀期刊,也是湖北省一級刊物。經過30余年的不斷發展,《石油機械》已成為目前國內石油石化裝備行業最具影響力和知名度最大的刊物之一。
目前的機械采油井占生產井總數的88%以上。在孤島采油廠機采井占全部采油井數的97%以上。世界上廣泛采用的機采方法主要是有桿泵、電潛泵、螺桿泵、水力泵和氣舉等。而有桿泵在各種機采方式中占主導地位,因此有桿泵采油系統效率的高低直接關系著油田開發效益的高低。
抽油機系統效率的高低,對能耗影響較大,獲得較高的系統效率可起到節約能量提高經濟效益的目的! 1抽油機井系統效率概況
目前,孤島采油廠的平均系統效率僅為27%,處于比較一般的水平。雖然近幾年來引進了各種不同類型的抽油機和各種節能設備,各項配套工具和技術不斷完善,但是系統效率整體水平提高不大。
2影響抽油井系統效率的原因分析
2.1地面部分
2.1.1抽油機老化,耗能較高
孤島采油廠孤一生產管理區所用抽油機多為普通游梁式抽油機,平均新度系數只有0.30,遠遠低于總公司設備新度系數不低于0.6的要求,使用多達10年以上抽油機占抽油機總數的60%左右。超期服役抽油機大多存在傳動副磨損間隙增大,減速箱齒輪齒面磨損嚴重等問題。通過對超期服役抽油機進行了耗電測試,結果表明:在同工況條件下,超期服役抽油機與未超期服役抽油機相比,每小時多耗0.9kWh,全區每天多耗電近1700kWh。
2.1.2抽油機技術落后,工藝適應性差
目前由于60%以上的老式游梁抽油機(8型、10型機)沖程最大只有3米,沖程利用率達到90%以上,而沖次利用率只能限在60%左右,所以,無法滿足對抽油機長沖程、低沖次的要求。
2.1.3“大馬拉小車”現象嚴重
抽油機與配套電機選型過大,直接導致電機效率和功率因數的下降,功率因數在0.4-0.5。在用電機大多為多次修復的電機,修復4-5次以上使用6年以上的電機所占的比例40%左右,經長期使用和多次修復后,電機老化嚴重,自身損耗嚴重,電機效率降低,大大影響了整個系統的效率。各采油廠目前抽油機平均功率利用率只有20-35%。
2.1.4地面設備使用管理不細
主要是抽油機的五率(對中率、水平率、潤滑率、平衡率和緊固率)標準化管理和地面流程的管理,抽油機的平衡狀況對系統效率有著較大影響,理論研究表明,抽油機平衡率在80—110%之間較好,但是,由于部分井抽油機舉升能力配置過小,致使四個平衡塊全部調到頭仍無法達到平衡,造成了抽油機在不正常的工況下運行。
2.2井下部分
2.2.1機桿泵的優化設計水平低
井下效率是舉升流體的有效功率與光桿功率之比,油井產量、泵掛深度、懸點載荷差以及沖程和沖次是影響油井井下效率的主要因數,而它們本身也是各種因素影響的綜合指標,相互之間存在相關性。油田開發進入高含水期后,現有優化設計軟件不能滿足管、桿、泵優化設計的需要。
2.2.2深井泵修復泵多,針對不同油藏特點應用的特種泵少,造成泵效低
通過對現場大量的調查,常規泵在高含水出砂油井中工作一般一個多月以后,泵效就開始明顯衰減,這主要是由于井液砂磨導致泵密封間隙和泵閥漏失增大,并且漏失量會迅速上升。根據井下效率的計算原理,泵效與井下舉升效率成正比關系,油井周期泵效平均下降5%,井下舉升效率下降約4%,因此泵效的下降使舉升效率也迅速下降。
2.2.3桿管偏磨嚴重,造成摩擦損耗增加
根據統計因油管、抽油桿偏磨造成的工作量占油井全部維護工作量的20-30%,偏磨部位主要在桿柱中下部,約占到80%,全井偏磨的數量較少。
在油藏開發中后期,由于含水的不斷上升,井液由原來的油包水變成了水包油,潤滑性變差,加上油井出砂加劇,造成井下抽油設備砂磨嚴重,使得抽油桿與油管間的摩阻、油管桿與流體間的摩阻、抽油泵與柱塞間的滑動摩阻增大。另外在部分直井和斜井中,存在桿管偏磨的現象,造成桿、管、泵摩擦阻力增大,這些都使抽油機負荷增加,功耗上升,效率下降。
3提高抽油機井系統效率途徑與方法
3.1途徑及方法一
加強對節能抽油機、電機設備的引進、使用和跟蹤,建議采油廠購置抽油機以節能型的長沖程、低沖次為主,逐步淘汰老化設備,改善抽油機的平衡狀況。加強老機改造,在現有抽油機的基礎上,通過改造增大沖程。
3.1.2節能抽油機
節能型抽油機主要包括異相曲柄平衡抽油機、前置式抽油機、雙驢頭抽油機和漸開線抽油機等。
3.1.2電機
(1)匹配電機時,使電機的額定負載能力充分利用,盡量做到使電機的負載率達到或接近最佳負載率范圍;
(2)使用新型節能系列電機,減少電機內部損耗,提高電機自身的運行效率;
(3)有針對性使用超高滑差電機,減少懸點載荷的波動范圍,使有效輸入功率降低,同時延長設備的使用壽命;
(4)電機并聯電力電容器,減少無功損耗,提高電機的功率因數;
(5)電機的負載率低于25.0%時,應合理更換小容量電機。
3.2途徑及方法二
組織有關科研部門,開展抽油井模擬工況研究,從理論上掌握高含水期抽油井的工作狀態,研究適用于高含水期油田開發特征的提高機采系統效率優化設計軟件,對有桿泵井進行提高機采系統效率的模擬設計。在確保摸清地層供液能力的前提下,通過對整個系統的全面優化設計,優化確定參數,提泵掛,換大泵,降沖次,優化系統運行,降低輸入功率。
3.3途徑及方法三
規范桿、管、泵管理制度和強制報廢、修復技術以及修復標準的執行監督力度,盡量減少修復或少修,最大程度的延長油井免修期、提高泵效,大力推廣適用于高含水期常規泵的替代產品的應用,并針對不同井況,加快特種泵的應用,如防砂泵、抽稠泵、斜井泵、防腐泵等,以提高特殊井的系統效率。
3.4途徑及方法四
針對油井偏磨問題,加強基礎理論和現場測試研究,找出油井偏磨規律。根據現在掌握的情況,針對斜井、套管彎曲井,主要以無管采油的方式解決,另外,可采用旋轉井口或旋轉抽油桿等技術減緩桿管的磨損。針對直井偏磨問題,在合理設計生產參數(低沖次、長沖程)的同時,系統的應用防偏磨技術,如抗磨副、油管錨定、桿柱下部加重、反饋式抽油泵等措施,在應用中應盡量減少抽油桿扶正器(減少下行阻力,減少桿柱彎曲)的應用,對偏磨井進行綜合治理。
參考文獻
[1]胡博仲.有桿泵井的參數優選和診斷技術〔M].北京:石油工業出版社,1999.
文章標題:提高機械采油井的系統效率措施探討
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