提高苏北油田机采系统效率综合研究.doc

提高苏北油田机采系统效率综合研究 袁胜 （中国石油化工集团华东分公司，江苏泰州225300） 【摘要】中石化华东油田除少数油井为自喷采油外，99%采油井采用游梁式抽油机配套整筒泵或螺杆泵举升工艺，机采系统能耗约占采油总成本的50%。近年来苏北油田通过机采系统建模分析，采用能耗最低机采系统设计方法，利用更换高效永磁电机、油井沉没度控制、生产参数优化、机抽井杆柱优化等手段，实现了机采系统效率的逐年提升，经验证取得了良好的节能效果与收益。 关键词机采效率；能耗优化；苏北油田 作者简介：袁胜，男，江苏常州人，助理工程师，研究方向为石油开发节能技术。 0前言 华东分公司苏北油田xx年全厂机采系统效率为22左右%，较国内先进油田企业机采系统效率28%存在较大差距。目前采油厂处于原油产量快速增长时期，能源消费总量逐年增加，增幅接近20%，因此提高机采系统效率，系统化的提高机采系统的能源利用效率，对实现降低能源消耗，减少生产成本具有重要意义。 1影响机采系统效率因素分析 1.1机采系统效率定义 机械采油系统是通过抽油设备将地面的电能转换、传递给井筒中的生产流体，从而将其举升至地面的采油方式。机械采油系统的工作实质上就是能量不断传递和转换的过程，在能量的每一次传递和转换时都会有一定的能量损失。从地面供入系统提供的能量扣除系统中的各种损失，就是系统给井筒流体的有效能量，其与系统输入的能量之比即为抽油机井的系统效率。显然，无论是节能还是提高经济效益，都要求机械采油系统有较高的系统效率1。 1.2影响机采系统效率因素建模分析 为降低采油能耗，改变了长期以来API、行业算法等以产量为目标，最低荷载为准则的设计理念，通过引进“能耗最低机采系统设计软件”，其原理是建立以产量为目标、以能耗最低或以机采成本最低为准则的机采系统设计方法2，据此，优化设计出机抽井管杆结构、泵挂、泵径、冲程、冲次等生产参数。系统效率影响因素主要有3： 1.2.1地面损失功率 抽油泵在生产过程中，地面装置中抽油机和电动机在传递能量的过程中所损耗的功率定义为地面损失功率。地面损失功率的影响因素有电机空载功率；井下负荷；冲程；冲次；传输功率传导系数；光杆功率传导系数。 1.2.2粘滞损失功率 深井泵生产过程中，被举升的液体因与油管、抽油杆发生磨擦而损耗的功率称作粘滞损失功率。粘滞损失功率的影响因素：杆速；管径；杆径；泵挂；原油粘度。 1.2.3滑动损失功率 因井斜造成的抽油杆与油管之间发生的磨擦以及泵柱塞与泵筒间发生的磨擦而损失的功率称作滑动损失功率。滑动损失功率的影响因素：杆速；单位长度杆重；井斜轨迹水平投影长度；杆与管的摩擦系数。 1.2.4溶解气膨胀功率 原油在举升过程中，溶解气因所受压力的降低而不断从原油中析出，从液态转化为气态。一方面导致物质本身的能量降低，即内能降低；另一方面，这部分能量转化成体积膨胀能而作用于举升系统。这一功率称作溶解气膨胀功率。膨胀功率的影响因素：日产油量；饱和压力；井口压力；沉没压力；溶解系数。 1.2.5井口油温影响 从井底到井口各深度点所对应的地层温度是逐渐降低的，原油粘度也必然随着温度的变化而变化。要确定温度变化对粘滞损失功率的影响需要确定井口油温。 井口油温的影响因素：油层温度；地表温度；产液量；含水率；动液面；膨胀功率。 1.2.6有效功率 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称为有效功率。有效功率的影响因素有：产液量；液体密度；动液面深度。 根据上面的分析，提高系统效率主要分为提高地面系统效率和井下系统效率。提高地面效率就是要提高抽油机效率、电动机效率；提高井下效率主要是优化杆管组合，优化生产参数达到提高机采效率的目的4。 2机采系统效率优化技术原理 机采系统效率优化考虑了抽油设备、抽汲参数、油井参数、管理参数、井身结构等因素等5个方面、22个因素的综合影响，即该系统效率与系统输入功率模型包含了如下因素： 能耗最低机采系统设计方法设计步骤： 找出能够影响抽汲目标产量的所有机械采油系统参数，其主要参数包括管径、泵径、杆柱组合、杆柱钢级、泵挂、冲程、冲次。即抽汲同一目标产量，将各种参数一一组合，每一种组合对应着一种能耗，对应着一种系统效率。分别计算出每一个机采系统所对应的输入功率，即每一种组合所对应的输入功率。选择输入功率最低者（下转第337页）（上接第335页）或者年耗成本最低者所对应的参数组合作为机采系统参数5。 现场实施情况： 对苏北工区的40口油井进行测试，收集了相关的基础资料，其中包括：输入功率、动液面、套压、油压、示功图、产液量、含水率等生产参数；抽油机机型、管径、泵径、泵挂、杆柱组合、杆柱钢级等设备参数；地表温度、油层温度、油层深度等地层物性参数和饱和压力、油气比、溶解系数、原油析蜡温度、地层原油粘度、脱气原油粘度等原油物性参数及井斜参数。经过“能耗最低设计软件”对泵径、泵挂、杆柱结构、冲程冲次等参数的优化设计并现场措施，将实验井在采取优化措施前后的吨液能耗和机采效率进行比较，吨液能耗普遍降低，平均机采效率由19.7%提高至22.8%，增加了3.1%，年节电20.2万千瓦时。 3结论 通常抽油机机采系统耗电占到油田生产用电的一半以上，开展机采效率研究能有效降低能耗，特别是在产能建设阶段，油井数量和产量增加较快，应用提高机采效率措施不仅可每年还可节约用电，还能延长油井生产周期，减少修井占井时间，能有效降低苏北工区油田开发成本，具有广阔的应用前景。 参考文献 崔振华.有杆抽油系统M.北京:石油工业出版杜,1994. 陈建东.抽油机系统耗能分析J.石油知识,1994(5