浅析机采系统效率技术在某油田的推广与应用

目录一、概述二、机械采油系统效率设计的原理三、理论研究及计算公式四、现场应用效果分析五、经济效益分析六、结论及探讨一、概述一、概述

抽油机井生产系统应用广泛，且系统效率低，影响着油气田的开发效益。因此，针对油藏地质与流体特点，运用系统工程理论和方法，以经济效益和系统效率为目标，分析抽油机井生产状况，研究抽油机井生产系统的合理工作参数设计和设备配置以及节能降耗，是油田高效生产的重要途径之一。系统效率是抽油机井经济运行的综合评价指标，是机采能耗评价的主要标志。其目的就是起到减少泵和油管漏失的作用；采用高性能的一、概述地面及井下设备以及优化的设计参数来减少各种功率损失，从而到达节能降耗的目的；延长设备使用寿命、减少设备投资和维护费用支出来提高经济效益和油田的管理水平。辽河油田分公司某采油厂已经连续四年规模实施该工程,先后实施了490多井次。根据最新调查，我全厂的平均系统效率仅为14%-19%，远低于全国的平均系统效率26%这个指标。因此我们引进了?一种有杆泵机械采油参数确定方法?的能耗最低设计软，一、概述实际应用后系统效率大幅度提高了。系统效率由优化前的19.34%提高到了29.8%，平均单井系统效率提高10%以上；单井平均日产液由优化前14.6t/d提高到17.0t/d，单井平均提高了2.4t/d；输入功率由优化前的6.44KW下降到4.85KW，单井平均耗电下降了1.59KW；平均单井有功节电率达25%以上的显著效果。一方面采用高性能的地面及井下设备以及能耗最低系统优化设计参数来减少各种功率损失，从而到达一、概述节能降耗的目的；另一方面能够延长油井检泵周期，降低作业本钱，并减少井下作业占井时间而增产原油；减少设备投资和维护费用支出来提高经济效益和油田的管理水平，提高抽油机井生产系统的效率、到达节能降耗的目的。目录一、概述二、机械采油系统效率设计的原理三、理论研究及计算公式四、现场应用效果分析五、经济效益分析六、结论及探讨二、机械采油系统效率设计的原理机械采油系统效率，是机械采油的有效功率与输入功率的比值。也就是对每吨液量在100米举升高度的相对能耗的评价。采用以能量消耗最低或以机采本钱最低为原那么的机采参数确定方法，利用计算机实现的机采参数优化设计方法。其计算公式如下：P有＝86400QH有gμ＝P有P入二、机械采油系统效率设计的原理二、机械采油系统效率设计的原理目录一、概述二、机械采油系统效率设计的原理

三、理论研究及计算公式四、现场应用效果分析五、经济效益分析

六、结论及探讨三、理论研究及计算公式3.1系统效率实现率的概念系统效率实现率〔用R表示〕定义为抽油机井在目前的生产条件下的系统效率值〔用η表示〕与在主要设备-抽油机不变的情况下完成相同的生产目标理论上能够实现的最正确的系统效率值〔用ηbest表示〕之比，定义式如下：R=η/ηbest×100%从系统效率实现率的定义可以看出，对生产相对稳定的同一油井或同一油田，其最正确的系统效率值是变化不大的，系统效率实现率的上下主要取决于该井或该油田系统效率的上下，因而系统效率实现率直接反映了该油井或油田的系统效率管理水平。三、理论研究及计算公式由系统效率实现率的定义，得到1-R=(ηbest-η)/ηbest，该等式右边代表了最正确系统效率值与目前系统效率值的差距与最正确系统效率值的比值，也等于生产目标一致的情况下的实施提高系统效率的最正确节电率。因此一口油井或一个油田的系统效率实现率也直接反映了该油井或油田的提高系统效率的潜力大小。三、理论研究及计算公式在系统效率实现率定义中，系统效率η受很多因素的影响，同样地，系统效率最正确值ηbest也受这些因素的影响，比值关系使得系统效率实现率R排除了各井自身因素的影响，从而使各抽油井在系统评价中具有一样的起点。由此我们可以用系统效率实现率这一个指标进行单井、区块、采油队、采油厂和油公司之间的系统效率管理水平的评比。这将使系统效率管理工作变得科学、公平而简单。三、理论研究及计算公式三、理论研究及计算公式(1)三、理论研究及计算公式

〔2〕粘滞损失功率：(2)

式中

ili为将下泵深度均分为N段，每段油管中的液体的平均粘度与对应油管长度的乘积之和，它反映油管中液体粘度随深度变化对粘滞损失功率的影响，其影响因素有油层温度、井口温度、原油析蜡温度、产液量、含水率及脱气原油粘度，其函数关系为三、理论研究及计算公式ili=C10(ti－tw)+C20Ql(1-fw)(tw－tt)+C30(-fw2+1.2fw)+C4〔3〕

由于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。三、理论研究及计算公式反映温度变化对粘滞损失功率的影响的主要变量是井口温度，其影响因素有油层温度、地表温度、产液量、含水率、动液面及膨胀功率，其函数关系为:tt=K1〔Ql+0.72Qlfw〕〔ti-t0〕+K2〔Ql+0.72Qlfw〕H+K3Pe+K4〔4〕三、理论研究及计算公式〔3〕滑动损失功率：

〔4〕膨胀功率：当Ps≥Pb且Pw<Pb时

〔5〕

2kknsLgqfP×××××=(6)三、理论研究及计算公式当Ps≥Pb且Pw≥Pb时Pe=0〔7〕当Ps<Pb且Ps>Pw时当Pw>Ps且Ps<Pb时Pe=0〔9〕(8)三、理论研究及计算公式(5)有效功率：

(6)产液量、输入功率及系统效率：

Pi=Pu+Pr+Pk+Pef-Pe(12)η=Pef/Pi=Pef/(Pu+Pr+Pk+Pef-Pe)(13)(10)(11)三、理论研究及计算公式式中Pu为地面损失功率，kW；Fu和Fd为光杆在上、下冲程中的平均载荷，kN；s为冲程，m；n为冲数，1/min；Pd为电机空载功率，kW；k1、k2分别为传输功率、光杆功率的传导系数；Pr为粘滞损失功率，kW；μi为第i段液体粘度，mPa.s；li为第i段油管长度，m；m为管径杆径比，无因次；ti,tt,t0,tw分别为地层温度、井口油温、地表温度、原油结蜡温度，℃；C1、C2、C3、C4、K1、K2、K3、K4为常数；三、理论研究及计算公式Pk为滑动损失功率，kW；L为井斜的水平轨迹长度，m；qr为杆重度，N/m；fk为杆与管的磨擦系数；Pe为膨胀功率，kW；Ql和Qo分别为产液量、产油量，t/d；Pb为原油饱和压力，Mpa；α为溶解系数，m3/(m3.Mpa)；Ps为漂浮压力，Mpa；Pw为井口油压，Mpa；Pef为有效功率，kW；ρ为混合液密度kg/m3；g为重力加速度，m/s2；H、h分别为动液面深度和有效扬程，m；Pi为电机输入功率，kW；η为系统效率，%；D为泵径,m；ηp为泵效，%。三、理论研究及计算公式一口抽油机井最正确的系统效率值可按如下步骤获得：〔1〕在保持抽油机不变的情况下以目前的生产目标〔及目前产液量、含水率、动液面、油套压〕为根底，将各种管径、各种杆柱钢级、各种泵径与各种泵挂〔对应科学的杆柱组合〕、各种冲程、各种冲次一一组合，每一种组合对应着一种机采系统效率，即对应着一种能量消耗和一种管、杆、泵的投入与年度损耗。三、理论研究及计算公式〔2〕根据输入功率计算公式分别计算出每一种机采参数组合所对应的输入功率，计算出每一种组合相应的年度耗电费用，根据各种管柱、各种杆柱、各种泵的价格，计算出每一种组合相应的年度机械损耗值，并考虑一次性投资的年利息。合计出每一组机采参数所对应的机采年耗本钱。〔3〕以输入功率最低者或年耗本钱最低者对应的系统效率值为该井最正确的系统效率值。目录一、概述二、机械采油系统效率设计的原理三、理论研究及计算公式四、现场应用效果分析五、经济效益分析六、结论及探讨四、现场应用效果分析四、现场应用效果分析质检站核实确认后，得到抽测结果如表1所示：

项目日产液吨/天有用功率kw输入功率kw系统效率（%）节电率（％）优化前14.61.2416.4419.2824.69优化后17.01.4304.8529.46差

值2.40.189-1.5910.18四、现场应用效果分析由表1可知：单井平均日产液由14.6t提高到17.0t，单井日均提高了2.4t；有用功率由1.241Kw提高到1.430Kw，单井平均提高了0.189kw；输入功率由优化前的6.44kw下降到4.85kw，单井平均耗电下降了1.59kw；系统效率由优化前的19.28％提高到29.46％，平均单井系统效率提高了10.18%；平均单井有功节电率为24.69％，当然产量的提高与局部井的注汽有关。但是即使在产量增加的情况下，能耗却下降了24.69％。四、现场应用效果分析4.5优化效果分析对已经验收的91口油井进行细化，以便分析出优化效果及其规律，把系统效率与产液量分别按5个等级划分，将优化前后数据进行比照，具体数据见表2与表3：表2已验收油井优化前后系统效率分段统计表系统效率范围小于10%10%～20%20%～30%30%～40%大于40%优前井数（口）14353363所占比例15.4％38.5％36.3％6.6％3.3％优后井数（口）217301923所占比例2.2％18.7％33.0％20.9％25.3％

四、现场应用效果分析表3验收油井优化前后日均产液量分段统计表日产液量范围小于5t/d5～10t/d10～15t/d15～20t/d大于20t/d优化前井数823271419所占比例8.8％25.3％29.7％25.4％20.9％动液面888.13833.2776.48759.50639.05日均液(t/d)4.187.7212.7617.8827.64平均效率7.20％13.13％18.65％24.54％29.62％优化后井数414232228所占比例4.4％15.4％25.3％24.2％30.8％动液面816800.6815.74754.36677.29日均液(t/d)4.258.0212.5817.2326.8平均效率9.77％18.62％25.46％31.05％40.9％

a.优化后系统效率在小于10％区间油井由14口降低到2口，系统效率在大于40％区间油井由3口增加到23口，说明优化设计方案是确实可行并具有明显效果的（低效油井具体分析）；

四、现场应用效果分析

由表2与表3优化结果分析：b.系统效率在20％～40％区间油井总数为49口，占总数53.8％，说明大多数油井的系统效率可以提高到这一区间，与初态测试结果比较，系统效率小于20％的油井中有61.2％的油井可以提高到这一水平。c、平均日产液越高的油井平均系统效率也高，因此这部分油井其系统效率实现率也较高，提高机采效率工作应多注意低产井。四、现场应用效果分析4.6低效油井分析在抽测的91口油井中只有锦45-14更14与锦607-58-661效果不好，优化前后主要参数见表4：：

表4低效油井优化前后主要参数表

井号类型产液量动液面设计冲次泵挂有用功率输入功率系统效率锦45-14更14优化前3.78903.7/2.44.76945.520.3816.156.20优化后4.48134944.790.4144.938.39锦607-58-661优化前4.98513.84.43777.950.4857.716.29优化后48724.43771.70.4035.826.92

a.经查资料发现，这两口油井供液能力差是系统率低得主要原因，在所有抽测油井中只有4口油井平均日产液小于5t/d，平均系统效率为9.77％；

四、现场应用效果分析

由表2与表3优化结果分析：分析原因有以下两点b.另一原因是抽油机工作制度没有落实，两口油井都未调整到设计冲次数，如果能够落实冲次，按预测软件计算，这两口井系统效率能提高到12％以上。四、现场应用效果分析

2003-2006年优化前后主要参数表实施年份井次(口)优化前日产液(t/d)优化前系统效率(%)优化后日产液(t/d)优化后系统效率(%)节电率(%)备注20036033.415.438.9829.3629.4稀油20048018.8518.7521.3328.1130.6稠油20054820.220.922.333.0627.71稠油200616014.619.31729.4624.69稠油四、现场应用效果分析

从上图可看出，稀油井的实施效果明显好于稠油井，但平均系统效率都提高了10%以上，到达了预