試論提升抽油機井運行效率的配套技術

工　業(yè)　技　術

試論提升抽油機井運行效率的配套技術

周舟

(新疆油田公司重油開發(fā)公司采油作業(yè)一區(qū) 新疆烏魯木齊 834000)

摘 要:我國作為能源大國,對于采油行業(yè)的產品需求日益增加,然而當今我國的采油抽油機系統(tǒng)存在不少問題,比如能耗較高、效率較低等,本文首先對我國的抽油機采油系統(tǒng)進行全面的分析及研究,接著根據這些問題,提出了有效提高采油設備運行效率的節(jié)能技術、改善手段等,并對抽油機系統(tǒng)進行工作參數的優(yōu)化設計。希望本文對于相關人士有借鑒和參考意義。關鍵詞:抽油機井 運行效率 配套技術 能耗中圖分類號:TE933文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)10(c)-0063-01

我國的主要采油設備為機械采油,其有兩方面的不足,其一是系統(tǒng)耗能較高,運行效率較低,增加了企業(yè)的生產成本;其二是機械損耗過大,三抽設備的使用年限較低,經常出現過早損壞的問題,影響原有的開采時率。

抽油機井采油系統(tǒng)能耗構成主要有,第一,地面抽油設備的能量損耗:P機械損耗=P電機損耗+P皮帶傳動損耗+P減速箱損耗+P四連桿機構損耗;第二,將液體由井底升到地面的能量消耗:P舉升損耗=P漏-P膨+P摩+P粘+P滑+P動載;第三,油藏供液能力與抽油系統(tǒng)工藝參數設計之間的不協(xié)調造成的能量損耗。

1 優(yōu)化抽油機采油系統(tǒng)地面配套設備的節(jié)能技術

(1)對常規(guī)游梁抽油機進行節(jié)能技術改造。常規(guī)抽油機利用四連桿結構,它的優(yōu)勢主要為結構較簡易,運行起來便捷,而其缺點為因為是四連桿結構,所以具有加速度和運轉速度較大的特點,導致曲柄扭矩的波峰和波谷有較大差額,減速器的扭矩變大,同時受到負扭矩影響作用,從而要提高抽油機所配置電機的功率,以達到峰值扭矩的要求。

(2)ZYCYT節(jié)能調速電機的研究與應用。對Y系列普通抽油機的電機進行改裝調速,將其變?yōu)閆YCYT節(jié)能調速電機。把原來6極或者8極的單一級數電機改裝為6極/8極、8極/12極、6極/8極/12極電機,滿足多檔位調速。一旦要增加排液量時,可以調節(jié)到高檔位進行運轉;而當要求低產液量時,可以調節(jié)到低檔位進行運轉。它的特點為無需更換電機皮帶輪或電機,即可調節(jié)抽油機的沖次,而且此電機啟動力矩較大,可以在每個檔位帶負荷一次來平穩(wěn)啟動抽油機。

(3)閉環(huán)控制增產節(jié)能技術的應用。閉環(huán)控制增產節(jié)能裝置,可以依據油井荷載值的變化而自動更變加在電機上的端電壓,從而保障電機在最低電壓和最小電流下安全運行。此裝置的主要特點為,其一是具有動態(tài)調整功能;其二是具有變頻調速功能;其三是促使視在功率近似于有功功率,實現省電的目的;其四是此裝置可使電機的啟動電流從零開始,同時最大電流不會超過額定電流,不僅實現節(jié)電,而且有效減低供電變壓器的裝機容量。

(4)DBX無功功率補償器試驗應用。此補償器依據配電系統(tǒng)內負荷的無功功率和電網電壓,通過單片計算機的控制晶閘管來切換電容器,實現自動監(jiān)測抽油機功率,

同時結合無功率的數值進行自動補償,滿足完善功率因素、減少網損、增強電能質量的需要。

(5)抽油機智能控制器的試驗應用。抽油機的智能控制器使用在抽油機系統(tǒng)中,開始要按壓Y來啟動電機,同時進行讀入參數過程,接著電機得到啟動,然后依據電流值來調解△運轉或保持Y運轉狀態(tài)。電機電流負荷高于額定負荷的1/3時,選取△運轉,若電機電流負荷低于額定負荷的1/3時,選取Y運轉,利于降低電機無用功耗。及時調整控制參數可以保證抽油機處于最佳運轉狀態(tài),進而實現節(jié)能與增產的目的。

(6)廣泛推行V型聯(lián)絲帶,試驗宜用液力偶合器。為了提升傳動效率,減少因打滑而出現的能量流失,在采油廠抽油機上采取V型聯(lián)組帶,取替A、D型單根帶,而且以試驗液力偶合器的傳動系統(tǒng)來代替皮帶傳動,可以更顯著地提升傳動效率。

所以在抽油桿工作上行中,活塞讓出的體積超過長度相同的油管內液體體積,從而減載器上部油管里的一些液體會下流至減載器工作筒中,減載器的液柱壓強在其活塞下端面上發(fā)揮作用,促動抽油桿往上運動,實現降低懸點載荷,達到油井加深泵掛或提高抽油泵泵徑的目的。

(6)應用油管錨泄器降低沖程損失。此裝置是把油管固定于套管之上,降低油管因伸縮彈性而發(fā)生的沖程損失,增加泵的有效沖程,滿足油井的深抽目標。與此同時,此裝置還有泄油器的作用,即起出抽油桿的時候,受到開閉器影響作用,泄油孔張開,滿足管內泄油的需要。

3 抽油井采油系統(tǒng)工作參數優(yōu)化設計技術的探究及應用

傳統(tǒng)抽油井的優(yōu)化設計法僅是以滿足產量最大化的需要,根據國際API標準及采油工藝原理,當今抽油井需要對工藝參數進行優(yōu)化設計,但是因為計算有桿泵機采功耗和油井動靜態(tài)參數的函數關系理論不完善,所以無法科學地制度采油工作標準。面對此種狀況,選擇以最低能耗為基礎的機采參數進行設計是較為可行的方法。其具體原理是當油井產油量較為穩(wěn)定時,對其管徑、桿徑、泵徑、泵掛、桿柱鋼級、沖程、沖次等進行優(yōu)化組合,以提高整體的機采效率,針對每種機采能耗進行統(tǒng)計,接著計算出每年耗電量及輸入功率,并以輸入最低功率的參數組合為機采參數。

此方法打破了傳統(tǒng)的思維設計模式,尤其是在數學模型和設計思想方面更為顯著,這是一種新型的設計理論,借助此理論的指導來設計技術,經應用在生產工作中一定會大幅度提高系統(tǒng)效率、卓有成效地解決能源,在延長油井泵檢周期的同時,增大了油井的產量及產值。

2 優(yōu)化井筒舉升環(huán)境配套技術

(1)大斜度井使用井下配套工具。為了降低大斜度油井抽油桿與油管間的摩擦力,節(jié)約生產耗能,并防止抽油桿脫落或斷裂事故的出現,可以實行井下的系列配套工具,其一是推行抽油桿滾輪接箍防偏裝置;其二是推行使用抽油桿尼龍扶正器;其三是推行抽油桿防偏磨接箍。綜合使用這些配套工具,可以延長油井檢泵周期58日。

(2)高含蠟井熱洗與清防蠟配套技術。為了使得高含蠟油井的抽油機在正常狀態(tài)下有效運轉,減少因蠟凝結而出現的大摩擦力、過度耗費能源等問題,采油廠可以積極做好熱洗工作,與此同時,推行機械防蠟或化學防蠟工藝技術,減少流動阻力,降低能耗問題,改善井筒的工作環(huán)境。

(3)稠油井實施動態(tài)摻油與降粘技術相結合。依據稠油井的溫度、含水量、產量等情況來實行動態(tài)摻油,以減低原油的粘稠度,降低懸點載荷。與此同時,利用加氫改質降粘、聲磁降粘、蒸汽添加劑降粘等可以顯著改善油井的工作環(huán)境。

(4)氣砂錨防氣檔砂技術的分析及應用。針對受到油井出砂與氣體干擾的油井,首先進行化學與機械的防砂處理,可在泵下安裝氣砂錨,致使隨油流出來的砂子沉至井底口袋中,并且把油流中的空氣于進泵前分離開來,再被油套環(huán)形空間進行回收送進氣系統(tǒng)。此裝置的應用不僅改善了油井泵的工作環(huán)境,提高其工作效率,減少能耗。

(5)減載深抽技術的分析與應用。減載器主要由工作筒、脫接器、減載活塞等構成,因為減載器的活塞外徑比油管內徑粗,

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