【5A版】提高抽油井系统效率

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1、提高抽油井系统效率,勘探开发研究院工程所 2010年6月,新疆油田分公司,内容,新疆油田分公司,1: 提高机采井系统效率的意义 2: 系统效率测试 3: 抽油机井的合理沉没度研究 4: 油田提高系统效率工艺措施研究 5: 油田延长检泵周期工艺措施研究,新疆油田分公司,提高机采井系统效率的意义,1:提高系统效率的意义,新疆油田分公司,1:提高系统效率的意义,新疆油田分公司,: 提高系统效率的意义,新疆油田分公司,提高系统效率的意义： 定量分析,产液耗费,1:当系统效率低于20%时，产液(油)单耗急剧上升 . 这类井是我们的工作重点.如:把系统效率10%提高到20%,则可把产液单耗从40KW.h/

2、t降低到KW.h/t节能 2:当系统效率大于20%时，产液(油)单耗缓慢降低 . 这类井大多也有改善空间. 系统效率每提高一个百分点，大约降低产液单耗1KW.hr/t。,: 提高系统效率措施研究,新疆油田分公司,提高系统效率的意义：特别是在老油田含水严重，提高系统效率的意义更突出,系统 效率,含水率%,产液耗费,新疆油田分公司,（一）机械采油系统效率,1 电动机效率 2 皮带和减速箱效率 3 四连杆机构效率 4 盘根盒效率 5 抽油杆效率 6 抽油泵效率 7 管柱效率,抽油系统效率,新疆油田分公司,（一）机械采油系统效率的概念,抽 油 井 的 系 统 效 率：,新疆油田分公司,系统能效损失分析

3、:,电机、抽油杆柱和传动皮带依次损失的能效最大；三项合计占了62.02%。,抽油系统效率解析,新疆油田分公司,输入功率是用仪器实测的电机的输入功率，有效功率是在一定扬程下，将一定排量的井下液体提升到地面所需要的功率，也称水功率。计算公式：,式中：Q 油井产液量，m3/d ， 油井液体密度，t/m3 H 有效扬程，m， g 重力加速度，g = 9.8 m/s2,(kW),（一）机械采油系统效率的概念,式中： Lf 动液面深度，m； pt、pc 油压、套压，MPa。,新疆油田分公司,节能抽油机配置评价,从净扭矩曲线看出，与偏置机对比节能抽油机最大净扭矩下降，扭矩波动范围减小 ，负扭矩减少或无负扭矩

4、。,新疆油田分公司,在冲程为3m、4.2m，冲次为6 min-1的条件下，偏置式抽油机与双驴头抽油机相比系统效率提高7.7个百分点，最大有功节电率为20.71%。其次是下偏杠铃型游梁复合平衡抽油机，它采用游梁复合平衡，其平衡原理与双驴头式游梁式抽油机相近，与偏置式抽油机相比，在200800米动液面均有节能效果，系统效率平均提高5.5个百分点，最大有功节电率为20.04%。摆杆式抽油机基本与偏置式抽油机相同，不节能。,节能抽油机配置评价,新疆油田分公司,抽油机的扭矩指数和周期载荷系数反映了曲柄扭矩变化的均匀程度，扭矩指数越大（平均扭矩与最大扭矩比值），周期载荷系数（均方根扭矩与平均扭矩）越接近1

5、，抽油机的装机功率小，电动机的功率利用率高，节能效果好。在同种工况条件下，摩擦换向抽油机的周期载荷系数最小，基本为1，其次是偏轮抽油机，周期载荷系数在1.07左右，依次是双驴头抽油机、下偏杠铃抽油机和调径变矩抽油机。,节能抽油机配置评价,新疆油田分公司,节能产品叠加效果不明显。因此,利用现有设备，不断对普通电机进行“大调小”优化调整也是一条途径,节能抽油机配置评价,新疆油田分公司,a.对产能新井，应首选节能抽油机，其匹配原则：节能抽油机+Y系列电动机+普通控制箱（带无功补偿）。 b.在用抽油机以常规机为主，为降低措施投入，一是进行节能改造，其匹配原则为：节能改造抽油机+Y系列电动机+无功补偿控

6、制箱；二是在常规机更换节能电动机或节能控制箱，其匹配原则：常规机或偏置机+Y系列电动机+Y-变换控制箱（带无功补偿），或常规机或偏置机+节能电动机+无功补偿控制箱。 c.两种以上节能产品叠加使用时，其功能重复，因此达不到叠加的节能效果，最好不要叠加使用。 d.各种节能产品轻载时都有一定的节能效果，当功率利用率超过50时，系统能耗上升。因此节能机在满足启动要求条件下，应据设计的能力指标和井况，考虑功率利用率上限确定装机功率。,推荐节能设备匹配原则：,新疆油田分公司,推荐1: 安装变频调速 (ASDs) (VFDs) ： 通过调整泵速达到类似于空抽控制器(POC)的效果. ASDs 缺点是费用较高

7、. ASDs不适于低于 20 马力的井. ASD 技术适于较大产量的井. 推荐2: 调换转动方向： 变速箱的传动齿轮总在一个方向转动导致磨损这也造成系统效率的降低或能耗. 可以通过调换电机的转动方向来达到利用齿轮的未磨损面，但是这取决于传动箱的设计。如果传动箱容许这么做, 只需简单地调换电机三根导线中的两根就可以调整传动齿轮的转动方向.,地面设备的推荐参考做法,新疆油田分公司,推荐3: 上紧或更换传动带： 传动带太松能降低系统效率.上紧传动带可以使系统更有效率. 磨损的传动带应该及时更换. 更换传动带的费用一般都可以被节能所抵消,值得花费。 推荐4: 调整盘根盒： 盘根盒与光杆之间的松紧度不是

8、越紧越好，太紧反而效率低甚至无效。盘根盒与光杆之间的松紧度最好是紧到在光杆上能见到些须油.盘根盒与光杆之间的摩擦要达到不引起光杆变得烫手.使用自动调偏防磨盘根盒(在用)及节能盘根盒 推荐5：做好日常维护： 抽油系统能耗大的问题有些可归因于缺乏适当的维护. 包括象必须的检修和润滑(如防磨润滑剂)或更换轴乘等基本维护。以及调平衡; 检查线路并修正发现的高阻抗连接。这些工作细节常常对提高系统效率是最有意义的。,地面设备的推荐参考做法,新疆油田分公司,图形化管理:地面动态控制图应用,用途： 1:分类:掌握油区地面设备运行状况 2:为节能改造或实施措施提供目标井,如载荷利用率低于50%或功率利用率低于5

9、0%的井. 供决策。,新疆油田分公司,此图可为电机更换或无功补偿提供目标井,新疆油田分公司,抽油系统效率测试,新疆油田分公司,1、常规测试： (1) 示功图测试 使用SG5-示功测试仪 (2) 动液面测试 使用SGH2000型抽油井测试仪 (3)电参数测试 使用3166型电能综合测试仪 (4)井口压力录取 读取压力表数据 (5)计量产液量、油量、取样化 验含水,抽油系统效率的测试方法,新疆油田分公司,PMTS2.1抽油机井系统效率 测试仪 特点： 1、自带电源; 2、可测电压1300V; 3、测试速度快，每秒50组数据； 4、可作电力谐波分析； 5、可同时测试功图、动液面； 6、高亮度640X

10、480 TFT彩色液晶显示屏； 7、一体化结构，内置PC104嵌入式高特能工业控制计算机，体积小巧。 8、以太网通信接口，与上位PC传送数据速度快，使用方便。,2、一体化测试,抽油系统效率的测试方法,新疆油田分公司,主要测试内容,电能测试：电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率 功图测试：抽油机井地面示功图，光杆功率。 动液面测试：抽油井油套环空液面深度。,现场资料的收集：电机、功率、极数等参数；抽油机的减速比、平衡块的数目、平衡位置等参数。 室内资料的收集：油田开发地质基础数据，井下管柱数据，生产数据与动态数据。,相关资料收集,新疆油田分公司,系统效率测试数据的使用,抽油井系统效率测试计算

11、表,新疆油田分公司,C1362井系统效率分析 测试日期2006-9-1,2目前杆柱组合,1油井基础数据,系统效率测试数据的使用,新疆油田分公司,泵况分析结果气体影响:1.00,功图 井号C1362 测试日期2006-9-1 冲程3.45 冲次4.09 最大载荷70.80 最小载荷38.30,3泵况分析,系统效率测试数据的使用,新疆油田分公司,4目前地面设备分析,新疆油田分公司,5功率测试分析,系统效率测试数据的使用,新疆油田分公司,6系统效率,系统效率测试数据的使用,新疆油田分公司,目前在抽油机管理中通常用于判断平衡与否的一个标准是平衡率，即抽油机上行最大电流与下行最大电流之比.认为此值在0.

12、85-1.1之间抽油机就是平衡的。实际上，电流平衡不能保证抽油机一定平衡。电流如果不平衡，抽油机肯定不平衡，电流平衡了抽油机也不一定平衡。要想真正看出抽油机的平衡情况，只有查看电功率曲线。,如果仅从电流曲线上看，该井是相当平衡的，最大上行电流为43A，最大下行电流为49.6A，平衡率达0.87。但从功率曲线上就可以看出该井上冲程出现负功，是平衡块带着电动机发电，这是一种极不平衡的情况。,34A,31A,从电参数判断抽油机平衡:,系统效率测试数据的使用,新疆油田分公司,从电参数判断抽油机平衡:,系统效率测试数据的使用,新疆油田分公司,抽油机平衡与系统效率:,系统效率测试数据的使用,新疆油田分公司

13、,调平衡就是要使减速器的输出扭矩最小。 以抽油机最节能和最安全为标准，抽油机最佳平衡的标准就是使电机输入功率的均方根值最小。因为:曲柄扭矩与电机输入功率大体成正比。使均方根功率最小，也就是均方根扭矩最小，抽油机最安全，电机发热量最少。,抽油机平衡问题:,系统效率测试数据的使用,P推荐=INT(MAX(P均方根/0.75，P最大/1.8) P均方根决定电机发热与最高效率 P最大决定最大扭矩,新疆油田分公司,抽油机平衡问题,负功如果出现在光杆行程中点附近（曲柄位于90度或270度附近）就很容易通过调整平衡来消除。,负功出现在上下死点附近（曲柄位于0度或180度附近），就不可能通过调整平衡来消除。只

14、有更换新型的抽油机或对该抽油机进行改造，采用异相曲柄才能解决,系统效率测试数据的使用,新疆油田分公司,系统效率测试数据的使用,新疆油田分公司,抽油机井井下诊断分析,新疆油田分公司,系统效率测试数据的使用,新疆油田分公司,系统效率测试数据的使用,新疆油田分公司,系统效率测试数据的使用,供液不足，造成液击,新疆油田分公司,减速器齿轮磨损,毛刺反映出电机皮带轮不正,电能曲线中的有用信息 :,系统效率测试数据的使用,新疆油田分公司,机抽井合理沉没度研究,2 :机抽井合理沉没度研究,新疆油田分公司,系统效率是衡量抽油机井管理水平的综合性指标,合理沉没度是提高系统效率的核心基础。抽油泵在工作时需要一定的沉

15、没压力（沉没度）来打开进油阀，沉没度偏大则抽吸参数偏小，油井潜力和设备潜力没完全发挥，产液量偏小，虽然充满系数变大但有效举升高度小，系统效率低，即供大于排；所用抽油杆和油管越多，投入材料费用越多，同时杆、管失效机率也越大。沉没度偏小则抽吸参数偏大，由于泵口气体分离较多, 泵的充满系数变小, 造成抽油泵供液不足，同样会影响泵效,系统效率低，即排大于供。 再考虑到冲程损失和附加载荷的影响，沉没度过大或过小都会降低系统效率，所以存在一个最优或合理的沉没度。也就是说，在地面设备已定的条件下，沉没度是影响系统效率的关健技术参数，确定合理的沉没度对保证抽油井正常高效工作和节约生产成本都非常关键。 合理沉没压力(度)是纲，纲举则目张。本节从理论计算(唯理法)和 生产统计数据(唯象法)两方面考察这一问题.,2 :机抽井合理沉没度研究,新疆油田分公司,2.1 油田系统效率与沉没压力（沉没度）的关系,式中:h 沉没度，m 。 Pin-沉没压力 MPa; Pc为套压；g o分别为气,油相密度; g为重力加速度Hpipe 尾 管 管 鞋 深度，m; Hf动液面深度m,泵的沉没压力(Pin)表示泵沉没在动液面以下泵吸入口处流体的压力。上冲程中在沉没压力（泵口压力）作用下，井内液体克服泵入口的阻力进入泵内，此时液流所具有的压力称为吸入压力P