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低渗透油井机采系统能耗影响因素及节能措施探讨

文档作者：张雷文档来源：大庆油田采油三厂一矿北十六联合站		点击数：	更新时间： 2022年11月28日
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低渗透油井机采系统
能耗影响因素及节能措施探讨
张雷(大庆油田采油三厂一矿北十六联合站，黑龙江大庆1 63000)
摘要：低渗透率油井机采系统普遍存在能耗高、效率低的
情况，文中介绍了机采系统效率计算方法，找出了能耗损失的
节点，分析了造成机采系统效率偏低的原因，针对影响机采系
统效率的原因提出了相应的节能降耗措施。
关键词：低渗透率；油井；能耗；影响因素；节能措施
随着油田持续开采，地层产出液中含水率不断上升，油田
高产稳产压力增大，勘探开发区域向外围延伸，外围区块低渗
透、低产油井较多，使用机械采油系统存在能耗高、系统效率低
的情况。由于机械采油系统能耗占油田能耗的比重较大，分析
造成能量损失的主要原因，制定相关节能措施，提高机采系统
工作效率具有重要意义。
1机采系统效率计算方法及能耗损失分析
机采系统能量利用率直接反应系统效率，通过分别计算机
采系统的有功功率和无功功率，求出分别占输入功率的比重，
以此来计算系统效率。
1．1有用功计算法
通过计算有功功来计算系统效率的方法如下式：
T1 2坚篷．
。‘B醴∞如
以上公式中：1为机采系统效率，单位为％；Q为油井日产液
量，单位为m3／d；H为抽油机扬程，单位为米；p为油井产出液密
度，单位为k∥m3；P0为电机输入功率，单位为KW。由以上计算
公式可知，油井日产液量、抽油机有效扬程及实际耗电量等直
接影响机采系统的效率。
1．2无用功率计算法
机采系统的实际功率Po应等于有用功p，与损失功率pz之
和，因此，机采系统效率可以通过以下公式计算：
11=P，／Po=1一P2／Po
由以上公式(2)可知，机采系统效率受到损失功率影响比
较明显，为此，可以从能量损失的角度考虑机采系统能耗，抽油
机井能量损失分为地面损失和地下损失，地面能量损失主要发
生在电动机、皮带、减速箱、四连杆、盘根盒等部位，地下能量损
失主要发生在杆柱、管柱和泵等部位。分析认为，机采系统皮
带传动效率、减速箱效率、盘根盒效率及四连杆效率对机采系
统效率影响比较明显，电动机、电泵、杆、管等设备影响机采系
统效率。
2低渗透油井机采系统能耗影响因素分析
2．1地面因素对机采系统能耗影响
地面因素对机采系统效率影响主要表现为装机功率较大，
出现“大马拉小车”现象，造成能量损耗。早期投产的抽油机大
多使用游梁式抽油机，配备异步电机。游梁式抽油机在运行过
程中负荷具有交变负荷特性，且抽油机启动功率较大，为满足
启动要求，电机装机容量通常较大，造成电机正常运转时负载
率较低，功率损失严重，电动机的效率和功率因数均降低，造成
机采系统能耗过大，系统效率低下。
2．2地下因素对机采系统效率影响
影响机采系统效率的地下因素主要有杆、管、泵等，主要表
现在：①光杆与盘根盒之间的摩擦，当盘根盒密封过严或盘根
盒与光杆对中性较差时，光杆在上下运动过程中的摩擦阻力会
增大，造成能耗升高；②光杆的粘滞阻力。在稠油井开发过程
中，原油粘度高，抽油杆上下运行过程中，高粘度地层产出液与
油管间粘滞阻力非常大，造成大量能量损失；⑧油井出砂严重
时，抽油杆与油管问、流体与管柱间摩擦阻力均较大，造成能耗
损失；④泵效降低。普通抽油泵在出砂严重的井长期使用，泵
磨损严重，造成密封性变差、泵阀漏失增大，泵效降低明显。
2。3采油管理工作对机采系统效率影响
研究表明，当地层能量一定时，合理的生产参数设置，使抽
油机抽汲能力与油井供液状况达到平衡，能够使机采系统达到
最佳能效，发挥油井最大生产潜能。实际采油生产中，随着开
采持续进行，地层能量发生变化，抽油机井的平衡状态相应发
生变化，此时生产参数过小，则不能发挥油井最大生产潜能；生
产参数过大则无功损耗增大，机采系统效率降低，因此，抽油机
井平衡度直接影响机采系统效率。
3机采系统节能降耗措施
3．1降低装机容量，减少无功损耗
为解决电动机“大马拉小车”的现象，需要在不影响机采系
统正常运行的情况下降低装机容量，可采用新型电机来实现这
一目的：④无刷直流电机。该型电机能够实现软启动，可以根
据负载自动调节输出功率，降低了装机容量，能够极大的节省
电能，提高系统效率；②伺服电机。伺服电机能够实时调控电
动机的转速和输出扭矩，使抽油机启动更加平滑，且能够使机
采系统运行过程中驱动特性与机械负载达到最佳匹配，极大提
高系统了效率。
3．2优化抽汲参数
优化抽汲参数能够降低机采系统能耗，提升效率。具体需
要根据油井生产动态来调整生产参数：①对长期开采导致供液
不足的油井，可采取间抽、使用小泵、适当调小生产参数等措
施，同时调整泵沉没度，降低能耗；②对供液情况较好的井，可
适当提高泵挂，降低举升载荷；⑧针对供采关系平衡的油井，在
满足生产需求的情况下，可适当调整，使用慢冲次、长冲程，能
够降低能耗，提升系统效率。
3．3降低抽油机井悬点载荷
可以从以下几个方面降低悬点载荷：①降低抽油机惯性载
荷和振动载荷。通过降低冲次、减缓换向加速度，能够降低抽
油机减速器扭矩峰值，达到节能效果；②使用轻质抽油杆能够
大大降低抽油机井悬点载荷。在保证生产安全的情况下，可使
用轻质柔性抽油杆，能够降低悬点载荷，达到节能效果；⑧对油
井进行防偏磨治理，改善杆管运行状况。可以通过使用旋转装
置、改善抽油杆柱受力情况、使用防偏磨接箍、上提泵挂等措施
来进行防偏磨治理。
参考文献：
[1]赵华，姜涛，胡波，等．抽油机井系统效率测试及应用研
究[J]．石油和化工节能，2010(01)：30—33．
2017年07月化善蓄鲜l 173

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