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工 业 技 术
试论提升抽油机井运行效率的配套技术
周舟
(新疆油田公司重油开发公司采油作业一区 新疆乌鲁木齐 834000)
摘 要:我国作为能源大国,对于采油行业的产品需求日益增加,然而当今我国的采油抽油机系统存在不少问题,比如能耗较高、效率较低等,本文首先对我国的抽油机采油系统进行全面的分析及研究,接着根据这些问题,提出了有效提高采油设备运行效率的节能技术、改善手段等,并对抽油机系统进行工作参数的优化设计。希望本文对于相关人士有借鉴和参考意义。关键词:抽油机井 运行效率 配套技术 能耗中图分类号:TE933文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)10(c)-0063-01
我国的主要采油设备为机械采油,其有两方面的不足,其一是系统耗能较高,运行效率较低,增加了企业的生产成本;其二是机械损耗过大,三抽设备的使用年限较低,经常出现过早损坏的问题,影响原有的开采时率。
抽油机井采油系统能耗构成主要有,第一,地面抽油设备的能量损耗:P机械损耗=P电机损耗+P皮带传动损耗+P减速箱损耗+P四连杆机构损耗;第二,将液体由井底升到地面的能量消耗:P举升损耗=P漏-P膨+P摩+P粘+P滑+P动载;第三,油藏供液能力与抽油系统工艺参数设计之间的不协调造成的能量损耗。
1 优化抽油机采油系统地面配套设备的节能技术
(1)对常规游梁抽油机进行节能技术改造。常规抽油机利用四连杆结构,它的优势主要为结构较简易,运行起来便捷,而其缺点为因为是四连杆结构,所以具有加速度和运转速度较大的特点,导致曲柄扭矩的波峰和波谷有较大差额,减速器的扭矩变大,同时受到负扭矩影响作用,从而要提高抽油机所配置电机的功率,以达到峰值扭矩的要求。
(2)ZYCYT节能调速电机的研究与应用。对Y系列普通抽油机的电机进行改装调速,将其变为ZYCYT节能调速电机。把原来6极或者8极的单一级数电机改装为6极/8极、8极/12极、6极/8极/12极电机,满足多档位调速。一旦要增加排液量时,可以调节到高档位进行运转;而当要求低产液量时,可以调节到低档位进行运转。它的特点为无需更换电机皮带轮或电机,即可调节抽油机的冲次,而且此电机启动力矩较大,可以在每个档位带负荷一次来平稳启动抽油机。
(3)闭环控制增产节能技术的应用。闭环控制增产节能装置,可以依据油井荷载值的变化而自动更变加在电机上的端电压,从而保障电机在最低电压和最小电流下安全运行。此装置的主要特点为,其一是具有动态调整功能;其二是具有变频调速功能;其三是促使视在功率近似于有功功率,实现省电的目的;其四是此装置可使电机的启动电流从零开始,同时最大电流不会超过额定电流,不仅实现节电,而且有效减低供电变压器的装机容量。
(4)DBX无功功率补偿器试验应用。此补偿器依据配电系统内负荷的无功功率和电网电压,通过单片计算机的控制晶闸管来切换电容器,实现自动监测抽油机功率,
同时结合无功率的数值进行自动补偿,满足完善功率因素、减少网损、增强电能质量的需要。
(5)抽油机智能控制器的试验应用。抽油机的智能控制器使用在抽油机系统中,开始要按压Y来启动电机,同时进行读入参数过程,接着电机得到启动,然后依据电流值来调解△运转或保持Y运转状态。电机电流负荷高于额定负荷的1/3时,选取△运转,若电机电流负荷低于额定负荷的1/3时,选取Y运转,利于降低电机无用功耗。及时调整控制参数可以保证抽油机处于最佳运转状态,进而实现节能与增产的目的。
(6)广泛推行V型联丝带,试验宜用液力偶合器。为了提升传动效率,减少因打滑而出现的能量流失,在采油厂抽油机上采取V型联组带,取替A、D型单根带,而且以试验液力偶合器的传动系统来代替皮带传动,可以更显著地提升传动效率。
所以在抽油杆工作上行中,活塞让出的体积超过长度相同的油管内液体体积,从而减载器上部油管里的一些液体会下流至减载器工作筒中,减载器的液柱压强在其活塞下端面上发挥作用,促动抽油杆往上运动,实现降低悬点载荷,达到油井加深泵挂或提高抽油泵泵径的目的。
(6)应用油管锚泄器降低冲程损失。此装置是把油管固定于套管之上,降低油管因伸缩弹性而发生的冲程损失,增加泵的有效冲程,满足油井的深抽目标。与此同时,此装置还有泄油器的作用,即起出抽油杆的时候,受到开闭器影响作用,泄油孔张开,满足管内泄油的需要。
3 抽油井采油系统工作参数优化设计技术的探究及应用
传统抽油井的优化设计法仅是以满足产量最大化的需要,根据国际API标准及采油工艺原理,当今抽油井需要对工艺参数进行优化设计,但是因为计算有杆泵机采功耗和油井动静态参数的函数关系理论不完善,所以无法科学地制度采油工作标准。面对此种状况,选择以最低能耗为基础的机采参数进行设计是较为可行的方法。其具体原理是当油井产油量较为稳定时,对其管径、杆径、泵径、泵挂、杆柱钢级、冲程、冲次等进行优化组合,以提高整体的机采效率,针对每种机采能耗进行统计,接着计算出每年耗电量及输入功率,并以输入最低功率的参数组合为机采参数。
此方法打破了传统的思维设计模式,尤其是在数学模型和设计思想方面更为显著,这是一种新型的设计理论,借助此理论的指导来设计技术,经应用在生产工作中一定会大幅度提高系统效率、卓有成效地解决能源,在延长油井泵检周期的同时,增大了油井的产量及产值。
2 优化井筒举升环境配套技术
(1)大斜度井使用井下配套工具。为了降低大斜度油井抽油杆与油管间的摩擦力,节约生产耗能,并防止抽油杆脱落或断裂事故的出现,可以实行井下的系列配套工具,其一是推行抽油杆滚轮接箍防偏装置;其二是推行使用抽油杆尼龙扶正器;其三是推行抽油杆防偏磨接箍。综合使用这些配套工具,可以延长油井检泵周期58日。
(2)高含蜡井热洗与清防蜡配套技术。为了使得高含蜡油井的抽油机在正常状态下有效运转,减少因蜡凝结而出现的大摩擦力、过度耗费能源等问题,采油厂可以积极做好热洗工作,与此同时,推行机械防蜡或化学防蜡工艺技术,减少流动阻力,降低能耗问题,改善井筒的工作环境。
(3)稠油井实施动态掺油与降粘技术相结合。依据稠油井的温度、含水量、产量等情况来实行动态掺油,以减低原油的粘稠度,降低悬点载荷。与此同时,利用加氢改质降粘、声磁降粘、蒸汽添加剂降粘等可以显著改善油井的工作环境。
(4)气砂锚防气档砂技术的分析及应用。针对受到油井出砂与气体干扰的油井,首先进行化学与机械的防砂处理,可在泵下安装气砂锚,致使随油流出来的砂子沉至井底口袋中,并且把油流中的空气于进泵前分离开来,再被油套环形空间进行回收送进气系统。此装置的应用不仅改善了油井泵的工作环境,提高其工作效率,减少能耗。
(5)减载深抽技术的分析与应用。减载器主要由工作筒、脱接器、减载活塞等构成,因为减载器的活塞外径比油管内径粗,
参考文献
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