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機(jī)采系統(tǒng)效率影響因素及對策簡析工學(xué)論文
一、機(jī)采效率影響因素分析
為了研究抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的影響因素,可將機(jī)采效率效率影響因素分解為地面因素、地下因素和設(shè)計管理因素。
1、地面因素
機(jī)采井地面效率主要由三部分組成,即電機(jī)效率、皮帶傳動效率、減速箱和四連桿機(jī)構(gòu)效率。
(1)抽油機(jī)電動機(jī)在正常運(yùn)行時均以輕載運(yùn)行,存在“大馬拉小車”現(xiàn)象,使電機(jī)負(fù)載率低,對機(jī)采系統(tǒng)效率影響較大。根據(jù)抽油機(jī)電機(jī)負(fù)載率與效率的關(guān)系曲線,當(dāng)電機(jī)負(fù)載率低于20%時,隨著負(fù)載率的提高,電機(jī)運(yùn)行效率上升幅度較大,當(dāng)電機(jī)負(fù)載率高于20%時,隨著負(fù)載率的提高,電機(jī)運(yùn)行效率上升緩慢,當(dāng)電機(jī)負(fù)載率高于40%時,隨著負(fù)載率的提高,電機(jī)運(yùn)行效率基本穩(wěn)定在90%。根據(jù)抽油機(jī)電機(jī)運(yùn)行工況特點(diǎn),確定20%-40%為抽油機(jī)電機(jī)經(jīng)濟(jì)負(fù)載率。適度降低電機(jī)功率,不但能提高電機(jī)負(fù)載率,而且可以降低電機(jī)空耗產(chǎn)生的無功功率損失,減少耗電量,提高系統(tǒng)效率。
(2)傳動皮帶和減速箱對機(jī)采效率的影響主要表現(xiàn)在傳動過程中摩擦造成的功率損失。
(3)抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu),它對機(jī)采系統(tǒng)效率的影響主要體現(xiàn)在摩擦傳動過程的功率損失和在往復(fù)運(yùn)動過程中的彈性變形所造成的損失。抽油機(jī)各部件松動或潤滑保養(yǎng)不好,造成抽油機(jī)各部件之間的摩擦、變形,致使抽油機(jī)不平穩(wěn)運(yùn)行,從而無功耗電,影響機(jī)采效率。
2、井下因素
(1)油管柱功率損失直接影響到機(jī)采系統(tǒng)效率的高低,其損失主要包括油管漏失損失、產(chǎn)出液與油管內(nèi)壁產(chǎn)生的摩擦損失和油管彈性伸縮損失等。
(2)抽油桿的影響體現(xiàn)在抽油桿功率的損失,包括抽油桿與油管的摩擦損失、抽油桿與井下液體的摩擦損失和桿柱彈性伸縮損失,與生產(chǎn)參數(shù)的確定有直接關(guān)系。
(3)抽油泵效率是機(jī)采系統(tǒng)井下效率重要的一部分,其功率損失主要為抽油泵柱塞與襯套之間的摩擦損失、泵漏失損失和產(chǎn)出液流經(jīng)泵閥時由于水力引起的功率損失。
(4)盤根盒的影響主要表現(xiàn)在光桿與盤根盒中密封填料的摩擦損失,突出表現(xiàn)在密封填料的材質(zhì)、產(chǎn)出液含水率的高低和井口對中程度等方面。
3、設(shè)計和管理因素
(1)生產(chǎn)參數(shù)的選擇對系統(tǒng)效率的影響直接通過井下效率的高低和油井免修期的長短反映出來。其中,泵徑、泵深、沖程、沖次的大小對桿柱和液體的慣性載荷、泵閥球的運(yùn)動、柱塞的有效行程及運(yùn)動狀態(tài)都起著決定作用。
(2)抽油機(jī)不平衡也會影響到機(jī)采系統(tǒng)效率,不僅影響到連桿機(jī)構(gòu)、減速箱和電動機(jī)的效率和壽命,而且會加大電動機(jī)內(nèi)耗,使油井耗能增加,系統(tǒng)效率降低。
(3)井口回壓、套壓的影響,油井井口回壓的存在, 增加了上沖程時的懸點(diǎn)載荷力, 當(dāng)井口回壓增加時, 相當(dāng)于增加了抽油桿的重力, 上沖程懸點(diǎn)載荷增加, 導(dǎo)致電機(jī)耗能增加。井口回壓過高, 懸點(diǎn)載荷增大, 亦可造成泵的漏失, 影響機(jī)采井系統(tǒng)效率。當(dāng)套壓過大, 降低了泵舉升的有效揚(yáng)程, 導(dǎo)致機(jī)采井系統(tǒng)效率下降。
二、提高機(jī)采井系統(tǒng)效率的對策
通過分析找出影響機(jī)采井系統(tǒng)效率的因素, 我們對癥下藥, 從地面、井筒、日常管理三個方面入手, 對抽油機(jī)井進(jìn)行綜合治理,提高了機(jī)采井系統(tǒng)效率, 在降本增效方面取得了明顯的效果。
1、地面方面:
(1)及時調(diào)整抽油機(jī)平衡,提高機(jī)采系統(tǒng)效率
抽油機(jī)平衡不良時會出現(xiàn)發(fā)電現(xiàn)象,導(dǎo)致大量電能損耗。抽油機(jī)平衡越差,電機(jī)輸入功率越大,耗電量越高。根據(jù)油田實(shí)測數(shù)據(jù),做出的一般情況下,游梁機(jī)平衡率與耗能的關(guān)系曲線。平衡率在80-100%時抽油機(jī)耗量最低。當(dāng)平衡率達(dá)120%以上時,比80%時1小時多耗電0.25kw.h ,平衡率低于70%后,比80%時1小時多耗電約0.15kw.h。我們對抽油機(jī)進(jìn)一步加強(qiáng)了平衡率的調(diào)整工作,對于調(diào)平衡后電流法判斷為平衡較好,但耗電量卻升高的井則利用功率曲線重新調(diào)整抽油機(jī)平衡,消除電流假平衡現(xiàn)象,效果顯著。通過調(diào)整抽油機(jī)平衡工作的進(jìn)一步開展,對降低油井耗電提高機(jī)采系統(tǒng)效率起到了積極作用。
(2)合理匹配電機(jī)降低電機(jī)功率,減小空耗損失提高機(jī)采系統(tǒng)效率
為了對現(xiàn)場的換電機(jī)工作進(jìn)行指導(dǎo),通過試驗(yàn)、摸索,總結(jié)出選擇抽油機(jī)電機(jī)功率的光桿功率法,即根據(jù)光桿功率選擇抽油機(jī)電機(jī)額定功率。對負(fù)載率低的電機(jī)進(jìn)行“大調(diào)小”,提高抽油機(jī)電機(jī)負(fù)載率,降低油井能耗,提高機(jī)采系統(tǒng)效率。
(3)落實(shí)抽油機(jī)保養(yǎng)、調(diào)整工作,減少傳動損耗提高機(jī)采系統(tǒng)效率
抽油機(jī)各部件松動或潤滑保養(yǎng)不好,造成皮帶及抽油機(jī)各部件之間的摩擦、打滑、變形,致使抽油機(jī)不平穩(wěn)運(yùn)行,從而無功耗電,對此認(rèn)真落實(shí)機(jī)械設(shè)備的緊固、潤滑、保養(yǎng)、調(diào)整工作,確保抽油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。有效的減少了無功損失,降低了有功功率。提高了機(jī)采系統(tǒng)效率。 2、井筒方面
(1)供液良好井確定合理沉沒度
一般來講,動液面在保持一定的情況下,并不是沉沒度越大越好,而是有一個合理的界限。如果沉沒度過大,就會造成抽油機(jī)能耗的增大,造成機(jī)采系統(tǒng)效率的降低。我們通過大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)總結(jié)發(fā)現(xiàn),適合商河油田的合理沉沒度,一般含水在90% 以上的井, 合理的沉沒度應(yīng)保持在200m-250m,含水低于80% 的井低, 沉沒度在350m-400m泵效達(dá)到最大。稠油井400-500米。我們針對7口沉沒度不合理的井采取了上提泵掛措施,不僅節(jié)省了大量的管桿材,而且在節(jié)能降耗延長機(jī)采系統(tǒng)效率,偏磨治理,延長檢泵周期中也取得很大效益。
(2)供液差井采用“合理泵徑、長沖程、慢沖次”
針對一些供液能力較差的井,我們采取“合理泵徑、長沖程、慢沖次”的經(jīng)濟(jì)調(diào)參理念,提高抽油泵的充滿程度,減少抽油泵來回往復(fù)的無用功。
3、日常管理方面:
(1)加強(qiáng)日常加藥熱洗維護(hù)工作
對于采油隊(duì)來說油稠與結(jié)蠟是造成抽油桿在井筒中的摩擦力顯著增加、抽油機(jī)負(fù)荷上升、單井耗電量增加的主要原因。加藥熱洗作為油井日常清蠟、降粘等日常維護(hù)工作的主要手段,可以有效地降低抽油機(jī)負(fù)荷,減少了油井耗電量。提高機(jī)采系統(tǒng)效率。
(2)減少井口回壓套壓的影響
針對回壓高的單井,對油井產(chǎn)液物性進(jìn)行認(rèn)真分析,找出導(dǎo)致回壓高的原因,對癥下藥,積極采取以下幾種方式降低回壓。首先是混輸泵管網(wǎng)整體降干壓。另外對于單井回壓較高的油井采取加裝井口水套爐的辦法,一方面可以提高產(chǎn)液輸送溫度,另一方面可以有效的破乳降低輸送阻力。生產(chǎn)中合理控制套管氣,減少氣體影響, 提高泵效。對于出砂井,控制放套管氣速度,避免地層震蕩出砂。
三、結(jié)論與認(rèn)識
影響機(jī)采井系統(tǒng)效率是多方面的因素, 提高機(jī)采井系統(tǒng)效率應(yīng)從提高設(shè)備性能、優(yōu)化設(shè)計、日常管理等多方面綜合治理, 實(shí)現(xiàn)降本增效, 提高經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。我們總結(jié)出提高機(jī)采井系統(tǒng)效率管理“一二三”管理方法:
“一”即一項(xiàng)推廣:推廣應(yīng)用節(jié)能新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備等。
“二”即兩加強(qiáng):一是加強(qiáng)抽油機(jī)井的科學(xué)管理,做好熱洗、加藥等日常管理;二是加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)管理,抽油機(jī)平衡率、對中率等“五率”的及時調(diào)整。
“三”即三個優(yōu)化:一是優(yōu)化工作參數(shù),結(jié)合地層能量優(yōu)選泵徑、沖程、沖次等參數(shù),采用大泵長沖程慢沖次生產(chǎn),使抽油機(jī)載荷與電機(jī)功率合理匹配。二是優(yōu)化管桿結(jié)構(gòu),根據(jù)地層供液能力確定泵掛深度,保持油井合理的沉沒度。三是優(yōu)化沉沒度,含水在90%以上的井,合理的沉沒度應(yīng)保持在200m-250m,含水低于80%的井低,沉沒度在350m-400m泵效達(dá)到最大。稠油井400-500米。
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