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摘要：機械采油是油田最主要的采油工藝，其系統工作能耗占油田生產能耗的比重較大，針對機械采油系統存在能耗高、效率低的情況，文中分析了造成機采系統能耗居高不下的原因，提出了通過優化生產參數、采用節能設備、優選采油工藝等措施來降低能耗，提升機采系統工作效率，為油田可持續發展提供保障。

關鍵詞：機采系統；能耗；影響因素；節能措施

前言

機采井在油田油井中占比較大，其生產用電是油田能耗的主要來源之一[1]。機采系統效率是衡量抽油機井性能的重要指標，大量的機采井使用游梁式抽油機，造成機采系統出現能耗高、效率低的情況[2]。現階段油價低迷，油田持續開采導致油井產出液中含水率升高，生產成本增加，必須通過深入挖潛，節能降耗，降低油田生產成本，保障油田持續健康發展。為此，降低抽油機能耗，提升機采系統效率，發揮油井最大潛能，具有重要的現實意義。

1機采系統能耗影響因素分析

1.1電動機影響

（1）電機負載率和功率因數的影響。電動機是機采系統主要的能耗設備，影響電機工作效率的主要因素的電機負載率，當電機負載率過低時，電機工作效率及功率因數均不同程度降低[3]。早期油田使用的電機多為異步電機，其工作效率只有在額定功率運行情況下才能達到最佳，即額定功率運行時，功率因數和電機效率最大。當負載率降低時，電機效率和功率因數均下降，無功損耗增加。

（2）電機工作狀態影響。早期機采系統大多是異步電機，為避免出現啟動和稠油情況下功率不足的情況，電機配備的額定功率通常大于抽油機實際輸入功率，造成部分機采系統運行時出現“大馬拉小車”的現象。此外，電機工作時扭矩波動較大，且會出現負扭矩的情況，要求電機能夠在較寬的載荷范圍內有較高的工作效率，且抽油機機械特性與抽油機的工作要求相符，異步電動機達不到以上要求。

1.2摩擦阻力的影響

摩擦阻力也是影響機采系統效率的因素之一。機采系統摩阻主要有：①光桿與盤根盒摩擦，當盤根盒密封過緊或其與光桿的對中性差時，光桿上下運動產生的摩阻較大；②桿、管、泵間的摩擦，油井開采后期，出砂較多時，容易導致抽油桿與油管摩擦、抽油泵與柱塞間的摩擦變大；③稠油井開采時，原油粘度高，抽油桿上下沖程運動過程中與采出液與油管間粘滯阻力大，同時高粘度的采出液在外輸管線中流動阻力大，均消耗較多能量。

1.3電泵對能耗影響

常規電泵在高含水出砂油井工作一段時間后，容易出現泵密封性變差、泵閥漏失增大情況，同時油井產出液對泵腐蝕性較強，導致泵效衰減。再者，隨著油田油田稠油開發及注聚開發的規模不斷增大，產出液粘度不斷升高，影響抽油泵的充滿度，造成抽油機井泵效降低。

2機采系統節能技術

2.1優化生產參數

對于不同的油井，要根據具體情況調整生產參數。對供液充足的油井，在保證油井沉沒度合理的同時，調整泵的深度、加大泵徑能夠提高單井產液量，在充分挖掘油井生產潛力的情況下，可通過減小輸入功率來降低能耗。對于供液不足的井，造成供液不足的原因可能是地層供液不足或是抽油機抽汲參數偏大，導致抽油泵充滿度較低，還未充滿即進入排液狀態，泵效較低，抽油機能耗損失大，針對這種情況，可通過降低沖次，減小輸入功率來提升泵效。對于抽油機偏磨情況，可以合理調整生產參數，盡量使用低沖次、長沖程的生產參數設置，以提升泵效、減輕抽油桿柱的偏磨。為使抽油桿偏磨均勻，可在抽油桿和油管上安裝旋轉裝置，能夠減輕桿管的磨損，延長檢修期。在地層能量允許的情況下，可適當上提泵掛，從而避開偏磨點[4]。

2.2采用節能設備

（1）節能型抽油機。傳統游梁式抽油機機身結構和工作原理決定了其工作效率受到平衡度的影響，系統效率低、能耗高。為此可采用節能型電機，使用特殊的傳動結構和平衡原理，改善抽油機能耗高的情況。常用的節能型電機有雙驢頭型、低矮型、下偏杠鈴型、擺桿式、摩擦換向式等，這些節能型抽油機能夠顯著提升機采系統效率。

（2）節能型電機。理想的抽油機電機應具有裝機功率不高且啟動扭矩高的特點，為此，可采用稀土永磁同步電機、高轉差電機、雙速雙功率電機、伺服拖動系統等。雙速雙功率電機能夠自動切換電機繞組，在負載較重時或者是開機啟動時使用大功率繞組，在負載輕時使用小功率繞組，能夠提升系統工作效率；高轉差電機具有啟動力矩大、電流小的特點，能夠減少抽油機系統加速度和懸點動載荷，減輕抽油桿疲勞，避免出現桿泵斷脫事故，節能效果明顯；稀土永磁同步電機轉子為稀土材料制成，電機工作時轉子無需外加勵磁電源，能夠有效避免勵磁損耗，同時該型電機具有啟動力矩大、過載能力強、電機工作效率和功率因數高的特點，節能效果顯著；伺服拖動系統可方便設置各項參數，能夠實現軟啟動、無極調速等功能，節能效果好。

（3）采用變頻控制系統。變頻控制系統能夠實現抽油機軟啟動、任意改變沖程、降低無功損耗、能量回饋等功能。使用變頻調速技術實現抽油機軟啟動，可減小啟動電流，減少對電網沖擊，降低電機裝機功率，提升工作時電機負載率，節省能量消耗。使用變頻節能裝置來改變抽油機沖程，可使上沖程速度快，下沖程速度慢，可使抽油泵上提過程中減少泄漏，下放過沖中提高泵的充滿度，從而提高泵效。變頻調速裝置具有能量回饋的功能，能夠將電動機發電時產生的能量回饋到電網中，降低無功損耗，提升系統節能效果。

3間歇采油技術

間歇采油技術主要用于單井產量低、地層滲透率低、儲量豐度低的情況，這些情況使用常規采油方式機采系統能量消耗大、系統效率低。

3.1提撈采油工藝技術

抽油機采油費用主要有電費、各種藥劑費、作業費等，提撈采油工藝無需使用電能和各種藥劑，大大節約了采油成本，在待開發區塊，使用提撈采油具有一定的優勢，如無需鋪設電力設施、不用上集油管線、無需井口裝備等，能夠有效降低投資。此外，針對一些老井不出油的情況，采油提撈采油工藝能夠減少能源浪費，節省人力物力。

3.2活動式螺桿泵間歇采油技術

活動式螺桿泵間歇采油技術是在地面上采用拖拉機作為動力裝置，拖動井下的常規螺桿泵，將油井內產出液舉升至地面，然后直接轉入油罐車，運至中轉站直接進行處理。采用螺桿泵間歇采油技術工藝流程簡單、采油成本低，需要注意的是掌握好每口井的間歇周期，間歇周期根據油井恢復程度和扭矩大小而定，合理的間歇周期能夠提升采油的效率。

4其它節能技術

4.1小井眼采油工藝

小井眼是指井徑小于215.9mm或小于區域內常規井井徑的油井，小井眼不僅能夠在鉆井上節省鋼材、減少鉆井液使用量、占地面積小、節省鉆井成本等，使用小井眼采油工藝對抽油設備相對較低，抽油設備體積小、質量輕，能夠有效降低采油能耗，達到節省成本的效果。

4.2螺桿泵采油技術

螺桿泵的排量與轉子轉速成正比，能夠根據地層供液情況來改變轉子轉速，使供采關系達到平衡。與抽油機比起來，螺桿泵運行效率更高，且具有能耗低、采油成本低、設備占地面積小、噪音低等優點。螺桿泵攜砂能力強，在高粘度或高含砂油氣藏應用效果好。同時由于其噪音低、占地面積小，能夠用于居民區采油。螺桿泵在使用過程中必須加強生產管理，除停電、更換設備等情況外，螺桿泵不宜停機。在滿足生產需求的情況下，螺桿泵應盡量在較低的轉速下運行。

5結束語

隨著大慶油田持續穩產高產的壓力增大，新增油井向外圍延伸，低產、低滲透井增多，機采井噸液耗能和噸油耗增大，節能降耗顯得尤為重要，必須從優化生產參數、采用節能設備、優選采油工藝方面來降低系統工作能耗，同時加強新技術、新工藝的開發及應用，不斷提升機采系統工作效率。

參考文獻

[1]董德明.抽油機節能措施的選擇與優化[J].油氣田地面工程,2008,27(10):42-43.

[2]鐘平.抽油機高效節能技術[J].國外油田工程,2000,16(2):32-35.

[3]郭宏亮,宋學紅,李忠.提高抽油機井系統效率的有效途徑[J].油氣田地面工程,2008(12):38-39.

[4]朱益飛.機采系統效率分析及對策[J].節能與環保,2003(12):23-24.

作者：平志波 單位：大慶市采油三廠作業大隊機關