[學(xué)習(xí)]提高抽油井系統(tǒng)效率

1、提高抽油井系統(tǒng)效率,,內(nèi)容,,1: 提高機(jī)采井系統(tǒng)效率的意義2: 系統(tǒng)效率測試3: 抽油機(jī)井的合理沉沒度研究4: 油田提高系統(tǒng)效率工藝措施研究5: 油田延長檢泵周期工藝措施研究,,,提高機(jī)采井系統(tǒng)效率的意義,,1:提高系統(tǒng)效率的意義,,,1:提高系統(tǒng)效率的意義,,,,: 提高系統(tǒng)效率的意義,,提高系統(tǒng)效率的意義：定量分析,產(chǎn)液耗費(fèi),,1:當(dāng)系統(tǒng)效率低于20%時，產(chǎn)液(油)單耗急劇上升 . 這類井

2、是我們的工作重點(diǎn).如:把系統(tǒng)效率10%提高到20%,則可把產(chǎn)液單耗從40KW.h/t降低到２０KW.h/t．節(jié)能５０％．2:當(dāng)系統(tǒng)效率大于20%時，產(chǎn)液(油)單耗緩慢降低 . 這類井大多也有改善空間. 系統(tǒng)效率每提高一個百分點(diǎn)，大約降低產(chǎn)液單耗1KW.hr/t。,,,: 提高系統(tǒng)效率措施研究,,提高系統(tǒng)效率的意義：特別是在老油田含水嚴(yán)重，提高系統(tǒng)效率的意義更突出．,系統(tǒng)效率,含水率%,產(chǎn)液耗費(fèi),,,,,,,,,,（一）機(jī)械

3、采油系統(tǒng)效率,,,,η1 —— 電動機(jī)效率η2 皮帶和減速箱效率η3 — 四連桿機(jī)構(gòu)效率η4 — 盤根盒效率 η5 — 抽油桿效率η6 — 抽油泵效率η7 — 管柱效率,,,抽油系統(tǒng)效率,,,,,（一）機(jī)械采油系統(tǒng)效率的概念,抽油井的系統(tǒng)效率：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,系統(tǒng)能效損失分析:,電機(jī)、抽油桿柱和傳動皮帶依次損失的能效最大；三項(xiàng)合計(jì)占了62.02%。,抽油系統(tǒng)效率解析,,,,輸

4、入功率是用儀器實(shí)測的電機(jī)的輸入功率，有效功率是在一定揚(yáng)程下，將一定排量的井下液體提升到地面所需要的功率，也稱水功率。計(jì)算公式：,,,式中：Q — 油井產(chǎn)液量，m3/d ，ρ — 油井液體密度，t/m3 H — 有效揚(yáng)程，m， g — 重力加速度，g = 9.8 m/s2,,,(kW),（一）機(jī)械采油系統(tǒng)效率的概念,,,式中： Lf — 動液面深度，m； pt、pc — 油壓、套壓，MPa。,,,,,節(jié)能抽油機(jī)配置評價(jià),從凈

5、扭矩曲線看出，與偏置機(jī)對比節(jié)能抽油機(jī)最大凈扭矩下降，扭矩波動范圍減小 ，負(fù)扭矩減少或無負(fù)扭矩。,,,,,在沖程為3m、4.2m，沖次為6 min-1的條件下，偏置式抽油機(jī)與雙驢頭抽油機(jī)相比系統(tǒng)效率提高7.7個百分點(diǎn)，最大有功節(jié)電率為20.71%。其次是下偏杠鈴型游梁復(fù)合平衡抽油機(jī)，它采用游梁復(fù)合平衡，其平衡原理與雙驢頭式游梁式抽油機(jī)相近，與偏置式抽油機(jī)相比，在200～800米動液面均有節(jié)能效果，系統(tǒng)效率平均提高5.5個百分點(diǎn)，最大有功節(jié)

6、電率為20.04%。擺桿式抽油機(jī)基本與偏置式抽油機(jī)相同，不節(jié)能。,節(jié)能抽油機(jī)配置評價(jià),,,,,抽油機(jī)的扭矩指數(shù)和周期載荷系數(shù)反映了曲柄扭矩變化的均勻程度，扭矩指數(shù)越大（平均扭矩與最大扭矩比值），周期載荷系數(shù)（均方根扭矩與平均扭矩）越接近1，抽油機(jī)的裝機(jī)功率小，電動機(jī)的功率利用率高，節(jié)能效果好。在同種工況條件下，摩擦換向抽油機(jī)的周期載荷系數(shù)最小，基本為1，其次是偏輪抽油機(jī)，周期載荷系數(shù)在1.07左右，依次是雙驢頭抽油機(jī)、下偏杠鈴抽油機(jī)和調(diào)

7、徑變矩抽油機(jī)。,節(jié)能抽油機(jī)配置評價(jià),,,,,節(jié)能產(chǎn)品疊加效果不明顯。因此,利用現(xiàn)有設(shè)備，不斷對普通電機(jī)進(jìn)行“大調(diào)小”優(yōu)化調(diào)整也是一條途徑,節(jié)能抽油機(jī)配置評價(jià),,,,,a.對產(chǎn)能新井，應(yīng)首選節(jié)能抽油機(jī)，其匹配原則：節(jié)能抽油機(jī)+Y系列電動機(jī)+普通控制箱（帶無功補(bǔ)償）。b.在用抽油機(jī)以常規(guī)機(jī)為主，為降低措施投入，一是進(jìn)行節(jié)能改造，其匹配原則為：節(jié)能改造抽油機(jī)+Y系列電動機(jī)+無功補(bǔ)償控制箱；二是在常規(guī)機(jī)更換節(jié)能電動機(jī)或節(jié)能控制箱，其匹配原則：

8、常規(guī)機(jī)或偏置機(jī)+Y系列電動機(jī)+Y-Δ變換控制箱（帶無功補(bǔ)償），或常規(guī)機(jī)或偏置機(jī)+節(jié)能電動機(jī)+無功補(bǔ)償控制箱。c.兩種以上節(jié)能產(chǎn)品疊加使用時，其功能重復(fù)，因此達(dá)不到疊加的節(jié)能效果，最好不要疊加使用。d.各種節(jié)能產(chǎn)品輕載時都有一定的節(jié)能效果，當(dāng)功率利用率超過50％時，系統(tǒng)能耗上升。因此節(jié)能機(jī)在滿足啟動要求條件下，應(yīng)據(jù)設(shè)計(jì)的能力指標(biāo)和井況，考慮功率利用率上限確定裝機(jī)功率。,推薦節(jié)能設(shè)備匹配原則：,,,,,推薦1: 安裝變頻調(diào)速 (ASDs

9、) (VFDs) ： 通過調(diào)整泵速達(dá)到類似于空抽控制器(POC)的效果. ASDs 缺點(diǎn)是費(fèi)用較高. ASDs不適于低于 20 馬力的井. ASD 技術(shù)適于較大產(chǎn)量的井.推薦2: 調(diào)換轉(zhuǎn)動方向： 變速箱的傳動齒輪總在一個方向轉(zhuǎn)動導(dǎo)致磨損這也造成系統(tǒng)效率的降低或能耗. 可以通過調(diào)換電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向來達(dá)到利用齒輪的未磨損面，但是這取決于傳動箱的設(shè)計(jì)。如果傳動箱容許這么做, 只需簡單地調(diào)換電機(jī)三

10、根導(dǎo)線中的兩根就可以調(diào)整傳動齒輪的轉(zhuǎn)動方向.,地面設(shè)備的推薦參考做法,,,,,推薦3: 上緊或更換傳動帶： 傳動帶太松能降低系統(tǒng)效率.上緊傳動帶可以使系統(tǒng)更有效率. 磨損的傳動帶應(yīng)該及時更換. 更換傳動帶的費(fèi)用一般都可以被節(jié)能所抵消,值得花費(fèi)。推薦4: 調(diào)整盤根盒： 盤根盒與光桿之間的松緊度不是越緊越好，太緊反而效率低甚至無效。盤根盒與光桿之間的松緊度最好是緊到在光桿上能見到些須油.盤根盒與

11、光桿之間的摩擦要達(dá)到不引起光桿變得燙手.使用自動調(diào)偏防磨盤根盒(在用)及節(jié)能盤根盒 推薦5：做好日常維護(hù)： 抽油系統(tǒng)能耗大的問題有些可歸因于缺乏適當(dāng)?shù)木S護(hù). 包括象必須的檢修和潤滑(如防磨潤滑劑)或更換軸乘等基本維護(hù)。以及調(diào)平衡; 檢查線路并修正發(fā)現(xiàn)的高阻抗連接。這些工作細(xì)節(jié)常常對提高系統(tǒng)效率是最有意義的。,地面設(shè)備的推薦參考做法,,,,,圖形化管理:地面動態(tài)控制圖應(yīng)用,,用途：1:分類:掌握油區(qū)地面設(shè)備運(yùn)行

12、狀況2:為節(jié)能改造或?qū)嵤┐胧┨峁┠繕?biāo)井,如載荷利用率低于50%或功率利用率低于50%的井. 供決策。,,,,,,此圖可為電機(jī)更換或無功補(bǔ)償提供目標(biāo)井,,,,,,,,,,抽油系統(tǒng)效率測試,,,,,1、常規(guī)測試：(1) 示功圖測試 使用SG5-Ⅲ示功測試儀(2) 動液面測試 使用SGH2000型抽油井測試儀(3)電參數(shù)測試 使用3166型電能綜合測試儀(4)井口壓力錄取 讀取壓力表數(shù)據(jù)(5)計(jì)量產(chǎn)液量、

13、油量、取樣化驗(yàn)含水,,,,,,抽油系統(tǒng)效率的測試方法,,,,,PMTS2.1抽油機(jī)井系統(tǒng)效率測試儀特點(diǎn)：1、自帶電源;2、可測電壓~1300V;3、測試速度快，每秒50組數(shù)據(jù)；4、可作電力諧波分析；5、可同時測試功圖、動液面；6、高亮度640X480 TFT彩色液晶顯示屏；7、一體化結(jié)構(gòu)，內(nèi)置PC104嵌入式高特能工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，體積小巧。8、以太網(wǎng)通信接口，與上位PC傳送數(shù)據(jù)速度快，使用方便。,2、一體化測試,

14、抽油系統(tǒng)效率的測試方法,,,,,主要測試內(nèi)容,電能測試：電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率功圖測試：抽油機(jī)井地面示功圖，光桿功率。動液面測試：抽油井油套環(huán)空液面深度。,現(xiàn)場資料的收集：電機(jī)、功率、極數(shù)等參數(shù)；抽油機(jī)的減速比、平衡塊的數(shù)目、平衡位置等參數(shù)。室內(nèi)資料的收集：油田開發(fā)地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，井下管柱數(shù)據(jù)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)與動態(tài)數(shù)據(jù)。,相關(guān)資料收集,,,,,系統(tǒng)效率測試數(shù)據(jù)的使用,,,,,,,抽油井系統(tǒng)效率測試計(jì)算表,,,,,C136

15、2井系統(tǒng)效率分析測試日期2006-9-1,2目前桿柱組合,1油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù),系統(tǒng)效率測試數(shù)據(jù)的使用,,,,,,,,泵況分析結(jié)果氣體影響:1.00,功圖 井號C1362測試日期2006-9-1沖程3.45沖次4.09最大載荷70.80最小載荷38.30,3泵況分析,系統(tǒng)效率測試數(shù)據(jù)的使用,,,,,4目前地面設(shè)備分析,,,,,,,,,,5功率測試分析,系統(tǒng)效率測試數(shù)據(jù)的使用,,,,,6系統(tǒng)效率,系統(tǒng)效率測試數(shù)據(jù)的使用,,,,,目

16、前在抽油機(jī)管理中通常用于判斷平衡與否的一個標(biāo)準(zhǔn)是平衡率，即抽油機(jī)上行最大電流與下行最大電流之比.認(rèn)為此值在0.85-1.1之間抽油機(jī)就是平衡的。實(shí)際上，電流平衡不能保證抽油機(jī)一定平衡。電流如果不平衡，抽油機(jī)肯定不平衡，電流平衡了抽油機(jī)也不一定平衡。要想真正看出抽油機(jī)的平衡情況，只有查看電功率曲線。,如果僅從電流曲線上看，該井是相當(dāng)平衡的，最大上行電流為43A，最大下行電流為49.6A，平衡率達(dá)0.87。但從功率曲線上就可以看出該井上沖程

17、出現(xiàn)負(fù)功，是平衡塊帶著電動機(jī)發(fā)電，這是一種極不平衡的情況。,34A,31A,從電參數(shù)判斷抽油機(jī)平衡:,系統(tǒng)效率測試數(shù)據(jù)的使用,,,,,從電參數(shù)判斷抽油機(jī)平衡:,系統(tǒng)效率測試數(shù)據(jù)的使用,,,,,抽油機(jī)平衡與系統(tǒng)效率:,系統(tǒng)效率測試數(shù)據(jù)的使用,,,,,調(diào)平衡就是要使減速器的輸出扭矩最小。 以抽油機(jī)最節(jié)能和最安全為標(biāo)準(zhǔn)，抽油機(jī)最佳平衡的標(biāo)準(zhǔn)就是使電機(jī)輸入功率的均方根值最小。因?yàn)?曲柄扭矩與電機(jī)輸入功率大體成正比。使均方根功率最小，

18、也就是均方根扭矩最小，抽油機(jī)最安全，電機(jī)發(fā)熱量最少。,抽油機(jī)平衡問題:,系統(tǒng)效率測試數(shù)據(jù)的使用,P推薦=INT(MAX(P均方根/0.75，P最大/1.8))P均方根—決定電機(jī)發(fā)熱與最高效率P最大—決定最大扭矩,,,,抽油機(jī)平衡問題,,負(fù)功如果出現(xiàn)在光桿行程中點(diǎn)附近（曲柄位于90度或270度附近）就很容易通過調(diào)整平衡來消除。,負(fù)功出現(xiàn)在上下死點(diǎn)附近（曲柄位于0度或180度附近），就不可能通過調(diào)整平衡來消除。只有更換新型的抽油機(jī)或

19、對該抽油機(jī)進(jìn)行改造，采用異相曲柄才能解決,系統(tǒng)效率測試數(shù)據(jù)的使用,,,,,系統(tǒng)效率測試數(shù)據(jù)的使用,,,,,抽油機(jī)井井下診斷分析,,,,,系統(tǒng)效率測試數(shù)據(jù)的使用,,,,,系統(tǒng)效率測試數(shù)據(jù)的使用,,,,,系統(tǒng)效率測試數(shù)據(jù)的使用,供液不足，造成液擊,,,,,減速器齒輪磨損,毛刺反映出電機(jī)皮帶輪不正,電能曲線中的有用信息 :,系統(tǒng)效率測試數(shù)據(jù)的使用,,,,,機(jī)抽井合理沉沒度研究,,,2 :機(jī)抽井合理沉沒度研究,,,系統(tǒng)效率是衡量抽油機(jī)井管理水平

20、的綜合性指標(biāo),合理沉沒度是提高系統(tǒng)效率的核心基礎(chǔ)。抽油泵在工作時需要一定的沉沒壓力（沉沒度）來打開進(jìn)油閥，沉沒度偏大則抽吸參數(shù)偏小，油井潛力和設(shè)備潛力沒完全發(fā)揮，產(chǎn)液量偏小，雖然充滿系數(shù)變大但有效舉升高度小，系統(tǒng)效率低，即供大于排；所用抽油桿和油管越多，投入材料費(fèi)用越多，同時桿、管失效機(jī)率也越大。沉沒度偏小則抽吸參數(shù)偏大，由于泵口氣體分離較多, 泵的充滿系數(shù)變小, 造成抽油泵供液不足，同樣會影響泵效,系統(tǒng)效率低，即排大于供。再考慮到?jīng)_

21、程損失和附加載荷的影響，沉沒度過大或過小都會降低系統(tǒng)效率，所以存在一個最優(yōu)或合理的沉沒度。也就是說，在地面設(shè)備已定的條件下，沉沒度是影響系統(tǒng)效率的關(guān)健技術(shù)參數(shù)，確定合理的沉沒度對保證抽油井正常高效工作和節(jié)約生產(chǎn)成本都非常關(guān)鍵。合理沉沒壓力(度)是綱，綱舉則目張。本節(jié)從理論計(jì)算(唯理法)和 生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(唯象法)兩方面考察這一問題.,,2 :機(jī)抽井合理沉沒度研究,,2.1 油田系統(tǒng)效率與沉沒壓力（沉沒度）的關(guān)系,式中:h 沉沒度，m

22、。 Pin-----沉沒壓力 MPa; Pc為套壓；ρg ρo分別為氣,油相密度; g為重力加速度．Hpipe— 尾 管 管 鞋 深度，m; Hf－－動液面深度m,泵的沉沒壓力(Pin)表示泵沉沒在動液面以下泵吸入口處流體的壓力。上沖程中在沉沒壓力（泵口壓力）作用下，井內(nèi)液體克服泵入口的阻力進(jìn)入泵內(nèi)，此時液流所具有的壓力稱為吸入壓力P intake。此壓力作用于柱塞底部，產(chǎn)生向上載荷，它是使抽油桿柱下部受壓產(chǎn)生彎曲

23、的原因之一,也 影響著抽油泵內(nèi)氣液比和抽油泵泵效。,,2 :機(jī)抽井合理沉沒度研究,,2.1 系統(tǒng)效率與沉沒壓力（沉沒度）的關(guān)系,按平均原油密度=0.823算，沉沒壓力Pin=1時，沉沒度=124m。（不考慮套壓時，換算公式：Pin=9.8 ρo HS/103）. 含水井正常抽油時，泵吸入口以上的油套環(huán)形空間流體不發(fā)生流動。因此油水由于密度差而發(fā)生重力分異，使泵吸入口以上的環(huán)形空間的液柱不含水，而在吸入口以下為油水混合物。

24、故正常抽汲時油水界面穩(wěn)定在泵的吸入口處。 此時，流壓為：pf＝ ［（H －L）ρ1g g ＋h　ρo g］×10－6 　　　　?。玴c,,2 :機(jī)抽井合理沉沒度研究,擬合回歸,,沉沒度與系統(tǒng)效率的多項(xiàng)式規(guī)律：1）沉沒度為350m時，系統(tǒng)效率最大.2）沉沒度小于350m時，隨著沉沒度的增大，系統(tǒng)效率也增大.3）沉沒度大于350m時，隨著沉沒度的增加，系統(tǒng)效率減小。,系統(tǒng)效率%,沉沒度m,2.1 油田系統(tǒng)效率與沉沒度的關(guān)系

25、,實(shí)測系統(tǒng)效率有效數(shù)據(jù)共112個做散點(diǎn)圖擬合沉沒度與系統(tǒng)效率的關(guān)系曲線，二者關(guān)系符合多項(xiàng)式：Y=a+bX+cX2+dX3+eX4 ...................... （2.1-1）式中:Y—系統(tǒng)效率，%；X—沉沒度，m；,,2 :機(jī)抽井合理沉沒度研究,,ηｘ={ＭＰＣ[Ｌ-108.6(ＰＣ-ＰO)]}/[0.516ＰＣ +0.083ｋ(1-ｆｗ)]其中：Ｍ=(ＢｆＰ)/[1.46Ｌ(ｆＰ-ｆｔ)],理論計(jì)算,

26、2.1 油田系統(tǒng)效率與沉沒度的關(guān)系,,合理區(qū),,,參數(shù)偏大區(qū),參數(shù)偏小區(qū),漏失區(qū),,2 :機(jī)抽井合理沉沒度研究,,系統(tǒng)效率%,,,,2 :機(jī)抽井合理沉沒度研究,,,Ηx = （H ηB fp）/ [ 1.39L（fp－ft）],在泵深一定、有效舉升高度（可近似等于動液面深度）一定的情況下，系統(tǒng)效率與泵效呈現(xiàn)正比關(guān)系，泵效越高則系統(tǒng)效率也越高。因此，提高系統(tǒng)效率與提高泵效，從生產(chǎn)角度上說是等價(jià)的。泵效數(shù)據(jù)量大,可把系統(tǒng)效率與沉沒度

27、的關(guān)系，轉(zhuǎn)化成泵效與沉沒度的關(guān)系研究 .,H=H動＋（p油－p套）/ρ液g,2.2 ：抽油機(jī)井系統(tǒng)效率與泵效的關(guān)系,,２：機(jī)抽井合理沉沒度研究,,2.3 泵效與沉沒度曲線擬合法確定合理沉沒度,MMF: ηＢ=(a*b + c*H沉^d) / (b+ H沉^d)系數(shù):a=27.17；b=1349.38；c=71.86；d=1.38,含水>80%時泵效與沉沒度擬合曲線,沉沒度m,泵效％,MMF: ηＢ=(a*b + c*H沉^

28、d) / (b+ H沉^d)系數(shù):a=33.35；b=5405.44；c=71.44；d=1.8 1,ηＢ=(36664.43 + 71.86*Hc^1.38) / (1349.38+ Hc^1.38),ηＢ=(180271.42 + 71.44*Hc^1.81) /(5405.44+ Hc^1.81),,２：機(jī)抽井合理沉沒度研究,,2.3 泵效與沉沒度曲線擬合法確定合理沉沒度,ηＢ=(3666

29、4.43 + 71.86*Hc^1.38) / (1349.38+ Hc^1.38),ηＢ=(180271.42 + 71.44*Hc^1.81)/(5405.44+ Hc^1.81),,２：機(jī)抽井合理沉沒度研究,,2.3 泵效與沉沒度曲線擬合法確定合理沉沒度,2）當(dāng)含水>80%時，泵效在沉沒度300m時，泵效隨沉沒度變化的幅度變小。說明，當(dāng)含水>80%時，保持200～300m的沉沒度較合理。 3）當(dāng)含水400m

30、時，泵效隨沉沒度變化的幅度變小。說明，當(dāng)含水<80%時，保持300～400m的沉沒度較合理。,1):在一定沉沒度的范圍內(nèi)，泵效隨沉沒度的增加而迅速增大，當(dāng)沉沒度超過一定值后，泵效隨著沉沒度而增大的幅度變小。含水率大，合理沉沒度??；含水率小，合理沉沒度大。,,２：機(jī)抽井合理沉沒度研究,,2.4: 理論泵效計(jì)算法確定合理沉沒度,ηＢ=(ＢＰＣ)/[0.516ＰＣ+0.083ｋ(1-ｆｗ)],ηＢ=η1 η2 η3 η4η1——沖程損

31、失,%; η2——充滿程度,%;η3——漏失量,%; η4——余隙體積,% 理論計(jì)算表明與擬合方程是一致的，沉沒壓力的合理范圍也在2MPa～4MPa內(nèi)。換算成沉沒度，其合理范圍在250～450米內(nèi)。,,２：機(jī)抽井合理沉沒度研究,,2.4: 理論泵效計(jì)算法確定合理沉沒度,ηＢ=(ＢＰＣ)/[0.516ＰＣ+0.083ｋ(1-ｆｗ)],ηＢ=η1 η2 η3 η4η1——沖程損失,%; η2

32、——充滿程度,%;η3——漏失量,%; η4——余隙體積,% 理論計(jì)算表明與擬合方程是一致的，沉沒壓力的合理范圍也在2MPa～4MPa內(nèi)。換算成沉沒度，其合理范圍在250～450米內(nèi)。,,２：機(jī)抽井合理沉沒度研究,,2.4: 理論泵效計(jì)算法確定合理沉沒度,泵效隨氣油比變化的總趨勢是隨著氣油比的增大而下降，相應(yīng)地要求沉沒度增大。特別是氣油比大于200m3/t以后，泵效明顯有一下降臺階。,,,2 :機(jī)抽井合理沉沒度研

33、究,C1015_2006-10-24_1產(chǎn)能預(yù)測,彩43_2006-10-16_1產(chǎn)能預(yù)測,2.5: 最大產(chǎn)量法確定合理沉沒度,C1059,---,最大產(chǎn)液量：35.79; 流壓：2.22,最大產(chǎn)液量：69.79; 流壓：2.37,最大產(chǎn)液量：27.8; 流壓：1.9,,,2 :機(jī)抽井合理沉沒度研究,2.5: 最大產(chǎn)量法確定合理沉沒度（滴１２井區(qū)）,D1014_IPR曲線最大產(chǎn)液量（t/d）：37.34流壓(MPa)1.96,最大

34、產(chǎn)量對應(yīng)流壓計(jì)算統(tǒng)計(jì),滴12井區(qū)八道灣組油藏抽油井的合理沉沒壓力可以確定為1.8MPa，對應(yīng)的合理沉沒度為200米左右?！　「鶕?jù)統(tǒng)計(jì)，26口井的平均套壓為2.５MPa，已經(jīng)高于合理沉沒壓力，需要通過調(diào)整和控制套壓，恢復(fù)油井動液面來保證油井趨于合理的沉沒壓力及沉沒度。,D２井_IPR曲線最大產(chǎn)液量（t/d）：３０.８7流壓(MPa)1.３9,,２：機(jī)抽井合理沉沒度研究,,2.6: 綜合確定合理沉沒度,表2.1 彩南油田抽油井的合理沉

35、沒度范圍的標(biāo)準(zhǔn),綜上所述，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,研究影響深井泵泵效的各種影響因素，通過“唯象”和“唯理”兩種方式，得出含水率、氣油比、沉沒度與泵效的內(nèi)在關(guān)系，從而可以確定出油田抽油井的合理沉沒度范圍的標(biāo)準(zhǔn)（見表2.1）（供討論參考）,,3: 油田提高系統(tǒng)效率工藝措施研究,,3.1:合理調(diào)整沉沒度，優(yōu)化泵掛深度,沉沒度反映了油井的動態(tài)供排關(guān)系，具有一定的可調(diào)性，即泵掛深度是可以優(yōu)化的。從沉沒度分級分布圖看，呈現(xiàn)“兩極分化”現(xiàn)象，即

36、中間小，兩頭大的特點(diǎn)。 133口井平均沉沒度超過1000m，平均泵深1727m；平均泵效達(dá)到62.2%，雖泵效高于全區(qū)水平，但系統(tǒng)效率低。需采取以上提泵掛為主要措施，如條件允許，可在部分井調(diào)大參數(shù)、換大泵等工藝措施。,若把133口井平均上提泵掛500m，將節(jié)省66500m油管和抽油桿。分別將節(jié)省資金（66500m×13.11kg/m÷1000）×8061元/t=702.7萬元，66500m×26.

37、5元/m=176.2萬元。合計(jì)：878.9萬元。 此外，按油田抽油井平均百米噸液耗電1.3(kW.h/t/100m)估算，平均日產(chǎn)液按18.5t計(jì)算，將日節(jié)電約18.5t/t×1.3kW.h/t/100m×500m×133=15993kW.h，則年節(jié)電15993kW.h×360t=576（萬k W .h），年節(jié)電費(fèi):576（萬k W. h）×0.37元/ k W .h=

38、213萬元。 材料費(fèi)與電費(fèi)節(jié)約合計(jì)為：1092萬元。,,3: 彩南油田提高系統(tǒng)效率工藝措施研究,,3.1:合理調(diào)整沉沒度，優(yōu)化泵掛深度,三工河，平均泵深1650m左右；二是西山窯和石樹溝，平均泵深1900m左右。 φ38和φ44的泵，沖程按4.2m計(jì)算，沖程損失分別達(dá)到0.45米和0.60米。沖程損失率分別為9%;12%。沖程損失與泵深的平方成正比，泵掛越深沖程損失越大，泵徑越大沖程損失也越大如果平均上提泵掛到122

39、5m，則沖程損失分別降低到0.19m和0.26m。沖程損失率分別為4.5%、6.2%，降低幅度可達(dá)到50%以上.,,3: 彩南油田提高系統(tǒng)效率工藝措施研究,,3.1:合理調(diào)整沉沒度，優(yōu)化泵掛深度,泵深超過1800m后，日產(chǎn)液下降很明顯，可以作為警戒線;泵深超過1600m后，井下失效井?dāng)?shù)開始上升, 1800m后直線上升。1600m泵掛是個坎，1800米是警戒。,國外研究表明，在其他條件相同時，泵閥縫隙處的漏失液量與舉升高度的平方根成正比

40、 ,凡兒的磨損速率又與漏失量的立方成正比。換句話說，泵深增加一倍，凡兒的磨損速率將增加 倍。,,,3: 提高系統(tǒng)效率工藝措施研究,,3.2 定壓放氣恢復(fù)油井動液面,如C1271井，沉沒度僅24米，泵深1299米，但套壓5MPa，產(chǎn)液量37t/d，含水率56%，泵效51%。,,,3: 提高系統(tǒng)效率工藝措施研究,,3.3 合理優(yōu)化調(diào)整沖次及沖程,,,3: 彩南

41、提高系統(tǒng)效率工藝措施研究,,3.3.1 合理優(yōu)化調(diào)整沖次,,,沖次與舉升效率的關(guān)系曲線（泵徑44mm、泵深800m、沖程1.8）,沖次與系統(tǒng)效率的關(guān)系曲線(泵徑56mm、泵深1200m、沖程2.1),結(jié)論:沖數(shù)越大，系統(tǒng)效率和泵效越低，油井免修期也越短。,,3: 彩南提高系統(tǒng)效率工藝措施研究,,3.3.1 合理優(yōu)化調(diào)整沖次,,,3: 彩南提高系統(tǒng)效率工藝措施研究,,3.3.1 合理優(yōu)化調(diào)整沖次,,ηp=Q/1440fpsn=k

42、/n式中：k=Q/1440fps。在其他參數(shù)不變時，降低沖次可以有效地提高機(jī)抽井的泵效率。,,3: 彩南提高系統(tǒng)效率工藝措施研究,,3.3.1 合理優(yōu)化調(diào)整沖次,,目前最小沖次為4次/min受制于機(jī)器。而4次/分以下到1.4次/分的沖數(shù)實(shí)際需要量不小，井?dāng)?shù)不少。待解決調(diào)慢沖數(shù)問題.建議試驗(yàn)二次減速器通過調(diào)節(jié)皮帶輪的大小可以多級調(diào)小沖次.在抽油機(jī)的電動機(jī)與減速箱輸入軸之間加入一級減速裝置，以降低抽油機(jī)的沖次，同時降低了驅(qū)動電動機(jī)

43、的運(yùn)行功率，不但達(dá)到節(jié)能降耗的目的，而且減少了三抽設(shè)備的磨損，延長了油井免修期。,圖1 帶輪偏置式減速裝置結(jié)構(gòu)示意圖,,3: 彩南提高系統(tǒng)效率工藝措施研究,,3.3.1 合理優(yōu)化調(diào)整沖次,,,,無中間減速裝置時:電機(jī)功率 N無=Mn/(9549Nηi變in) （1）有中間減速裝置時:電機(jī)功率 N減=Mn/(9549Nηi變inη1i)

44、 (2）(η1——新增皮帶傳動效率，一般為85%～95%)可見，應(yīng)用減速裝置后電機(jī)功率可下降η1i倍，這正是減速裝置的節(jié)能所在。,,,3: 彩南提高系統(tǒng)效率工藝措施研究,,3.3.2 合理優(yōu)化調(diào)整沖程,,,,3: 彩南提高系統(tǒng)效率工藝措施研究,,3.3.2 合理優(yōu)化調(diào)整沖程,,目前機(jī)抽井4.2m沖程應(yīng)用最多。日產(chǎn)液量大，泵效高，系統(tǒng)效率高，免修期長的井都較為集中在4.2m沖程的機(jī)抽井。理論分析也表明長沖程有利

45、于減少沖程損失，提高泵效和系統(tǒng)效率。。,β=1.26×10-7L2/S,沖程損失率β=1.26×10-7L2/S。沖程損失率與泵深的平方成正比，與沖程成反比。左圖是不同泵深時的沖程損失率與沖程的關(guān)系曲線。因此，盡量使用長沖程小沖次是提高泵小和系統(tǒng)效率的必然選擇。,,,3: 提高系統(tǒng)效率措施研究,,3.4 合理選擇配置泵徑,一般選擇徑泵的排量都是由式:Q=1131SnD2ηρ計(jì)算:但分析則用λ=Ap ρ L2 E

46、(Ar + At) ;柱塞面積與下泵深度的平方成反比，同時沖程損失與柱塞面積成正比 。 目前最小泵徑38mm泵如果使用長沖程(4.2m)，日產(chǎn)液低于8t/d的話，則需要把沖次調(diào)小至1.5次/分。。,,,3: 提高系統(tǒng)效率措施研究,,3.4 合理選擇配置泵徑,對于低產(chǎn)井，要達(dá)到長沖程(4.2m)、慢沖次的目標(biāo)，客觀上就要求形成φ32mm、φ28mm等規(guī)格的泵。大流道系列小直徑桿式抽油泵可供選擇，可擴(kuò)展有桿泵的排量與深度范圍。從圖中

47、可看出，沖數(shù)增大，在相同的泵徑下，則要求的產(chǎn)液量也增大。比如目前受最小沖次為4限制，要達(dá)到泵效60%，就只能縮小泵徑。,,,3: 彩南提高系統(tǒng)效率措施研究,,3.5 合理優(yōu)化調(diào)整防沖距,防沖距的大小直接影響泵效和井的正常生產(chǎn)。防沖距過小易碰泵而使沖程損失增大，或引起泵筒襯套錯亂，甚至將泵筒頓落井下；防沖距過大可能使柱塞上沖程時脫出泵筒而減產(chǎn)或不出油。碰泵時抽油桿下部常處于交變載荷與振動的交錯狀態(tài)，也是造成斷脫的成因之一。合理調(diào)小防

48、沖距，使柱塞以下即沖程下死點(diǎn)到固定閥座之間的容積盡量最小，目的就在于盡量減少氣體所占的體積，防止氣鎖，提高泵效。,防沖距過小、活塞碰固定閥的示功圖,管式泵活塞脫出工作筒,,,3: 提高系統(tǒng)效率措施研究,,3.5 合理優(yōu)化調(diào)整防沖距,防沖距的大小為下列五項(xiàng)影響因素之和:當(dāng)泵深1700m時，大約為0.6m。 1）抽油桿在自重作用下的伸長變形:泵深1700m時，伸長變形λ=10cm 。2) 上下沖程時終了時抽油桿的慣性伸長:沖程為4.

49、2m、泵深1700m時，沖次4次/分時，慣性伸長4.95cm；沖次6次/分時，慣性伸長11.14cm。3) 抽油桿重力作用下引起的油管伸長變形 :泵深1700m時，油管伸長3cm。若油管下端錨定，則油管伸長為零，沖程損失減少。這就是深抽（泵深超過1700米）時，油管錨定能增加產(chǎn)液量的根據(jù)。,抽油桿在自重作用下的伸長,慣性伸長,,,3: 提高系統(tǒng)效率措施研究,,3.5 合理優(yōu)化調(diào)整防沖距,4）油管內(nèi)液柱壓力作用下引起的抽油桿伸長和油

50、管縮短:泵深1700米時，抽油桿伸長和油管縮短量之和為56.7cm。就沖程損失來說，油管縮短量與抽油機(jī)上下沖程時終了時抽油桿的慣性伸長差不多可以抵消。,,5）油管內(nèi)抽油桿的彎曲:油管內(nèi)抽油桿的彎曲，一般來說，桿越細(xì)造成的沖程損失越大。其計(jì)算比較復(fù)雜，根據(jù)國內(nèi)外計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)：在φ73mm(27/8")油管中，φ25mm抽油桿長1000m，彎曲21mm； φ22mm抽油桿長1000m，彎曲42mm；φ19mm抽油桿長1000m，彎

51、曲68mm,,,3: 提高系統(tǒng)效率措施研究,,3.6 合理配置尾管,研究表明,當(dāng)油井產(chǎn)量小于給定條件下的臨界產(chǎn)量Qc(m3/d)時,將會發(fā)生油水滑脫而使水積聚；隨著產(chǎn)量增加,滑脫速度減小,達(dá)到臨界產(chǎn)量后滑脫消失。合理配備尾管可以減小或消除井下積水，從而使得產(chǎn)液量增加及泵效提高。臨界產(chǎn)量可以用下式計(jì)算：,,,圖3.6-1,,,3: 提高系統(tǒng)效率措施研究,,,關(guān)于 抽油井尾管的配置長度: 抽油井配置尾管后，相當(dāng)于增加了

52、沉沒壓力。所以，應(yīng)該根據(jù)本油田的合理沉沒壓力來計(jì)算和確定配置尾管的長度。若忽略泵入口設(shè)備的阻力和油管外動液面以上氣柱重力（兩者可相互抵消一部分），沉沒壓力Pin為套壓與油管外動液面以下液柱靜壓之和： Pin ＝pc ＋h ρL g （1 ）; 根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)和理論計(jì)算，已知彩南油田的合理沉沒壓力為2MPa，折算合理沉沒度250m（按平均原油密度=0.823、沉沒壓力為1MPa時，沉沒度

53、=124m）。故彩南油田一般可以取合理沉沒度的1/5…1/3作為尾管長度。,,,3: 提高系統(tǒng)效率措施研究,,,從圖3.6-1中可以得出幾條結(jié)論： 1）臨界產(chǎn)量隨尾管尺寸的大小而增減，含水過20%后，臨界產(chǎn)量隨含水的增大而減小。當(dāng)含水達(dá)70%時，臨界產(chǎn)量為零。彩南大多數(shù)抽油井含水率都大于70%，均無需加尾管。 2）含水率小于70%的抽油井，統(tǒng)計(jì)有94口，除4口井的實(shí)際產(chǎn)量大于無尾管時的臨界產(chǎn)量，不會產(chǎn)生

54、井下積水，其余90口井的實(shí)際產(chǎn)液量都小于無尾管時的臨界產(chǎn)量，需加尾管。 3）有35口含水率小于70%，產(chǎn)液量15～55t/d的抽油井，需要加Φ(27/8“)尾管。 4）有36口含水率小于70%，產(chǎn)液量5～22 t/d的抽油井，加Φ(1.9")尾管后。實(shí)際產(chǎn)液量可以高于加Φ(1.9")尾管后的臨界產(chǎn)量。5）19口含水率小于70%，產(chǎn)液量1～12t/d的抽油井，則需要更小尺寸的尾管。這就是虹

55、吸管的原理。加尾管需考慮氣油比因素，氣大慎重．,,3: 提高系統(tǒng)效率措施研究,,3．8 控制含水上升速度,含水率%,產(chǎn)液單耗,含水率%,當(dāng)含水率超過85%之后，產(chǎn)液(油)單耗急劇上升 .,產(chǎn)油單耗,,,3: 提高系統(tǒng)效率措施研究,,3．8 控制含水上升速度,,,,,,,含水率上升也直接導(dǎo)致檢泵周期的縮短。桿泵失效比例大幅度上升，含水率80%～90%時桿斷出現(xiàn)約占20%比例的平臺現(xiàn)象，含水率一旦越過90%，桿斷急劇上升。,3．

56、8 控制含水上升速度,3: 提高系統(tǒng)效率措施研究,,,,,3.9 提高功率因數(shù)措施,3: 提高系統(tǒng)效率措施研究,油田公司在推廣應(yīng)用的是把普通電機(jī)改造成自變功率電機(jī)的技術(shù)，不需要電容補(bǔ)償裝置而達(dá)到相關(guān)要求。基本原理是把補(bǔ)償電流引入電機(jī)內(nèi)部；從而減低電機(jī)的運(yùn)行電流、提高運(yùn)行功率因數(shù)，使虛擬電機(jī)的功率由0～100%間變化，有效提高電機(jī)變功率的幅度即電動機(jī)的過載能力。具有隨著負(fù)荷的大小自動變化功率，并且啟動電流小、運(yùn)行電流小、運(yùn)行效率

57、和功率因數(shù)高的特點(diǎn)，解決游梁式抽油機(jī)上安裝的電機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的功率因數(shù)過低和效率低的現(xiàn)象。,無功補(bǔ)償和低壓線改造雖不能提高抽油機(jī)的系統(tǒng)效率，但確可以減少電網(wǎng)損失。通過采用這些技術(shù)，可有效地降低網(wǎng)損，基本上可實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。,Y-△智能轉(zhuǎn)換配電箱75臺,,,延長檢泵周期工藝研究,,,,4 延長檢泵周期工藝研究,,4.1井下系統(tǒng)失效類型分析,,,4 延長檢泵周期工藝研究,,桿管泵失效比例,泵失效比例,油田井下桿管泵失效，泵的失效比

58、例最大，占58%,按井下部件分類:,,,延長檢泵周期工藝研究,,1：桿斷成因分類,,,延長檢泵周期工藝研究,,1：疲勞桿斷的分布特征,井筒全程的抽油桿都存在疲勞斷裂的現(xiàn)象，有兩處是相對多發(fā)井段，即800～1200米和1600～2000米。這兩處合計(jì)占了74%。也就是說，74%的疲勞桿斷都發(fā)生在19㎜的抽油桿身上。因?yàn)橐酝患墬U(22㎜)下深很少超過800米。值得注意的是1600～2000米這一段的疲勞桿斷數(shù)量最大，可能與偏磨關(guān)系較大，但

59、肉眼很難判斷，故都?xì)w入了疲勞桿斷。,,,4 延長檢泵周期工藝研究,,偏磨桿斷及管破的分布特征,桿斷1300米之上只有5井次，只占12%。1300米以下則占了88%。偏磨管破相當(dāng)集中地發(fā)生在1600以下，占到86%。,,,延長檢泵周期工藝研究,,1：下行阻力----（歐拉理論）2：法向力----（側(cè)向力理論）3：桿柱振動----（振動理論）4: 井斜-------(局部影響)5: 泵活塞效應(yīng)-----(油管蠕動)

60、 是造成偏磨和疲勞桿管斷的主要原因，其理論為防治失效措施提供指導(dǎo)。,井下系統(tǒng)偏磨成因研究,,,延長檢泵周期工藝研究,,,歐拉載荷方程,,,,延長檢泵周期工藝研究,,,,,,下部: 軸向彎曲引起的側(cè)向力影響較大上部：振動力影響較大全井：液體法向力影響較大局部：井筒彎曲影響,,,4 延長檢泵周期工藝研究內(nèi)容,,,C2872,下部: 軸向彎曲引起的側(cè)向力影響最大,,,延長檢泵周期工藝研究,,,,,,,,當(dāng)桿位于上下死點(diǎn)，桿速為0。此

61、時桿兩側(cè)的側(cè)向力差值最小，桿從彎曲態(tài)恢復(fù)到拉伸態(tài)。在一個沖程中，桿在側(cè)向力作用下將在油管內(nèi)起碼橫向運(yùn)動2次。按沖次5次/分算，則桿一年將橫向運(yùn)動：5*2*60*24*365=5256000次。 偏磨同時極大地加劇了桿斷的幾率。按沖次10次/分算,一年總計(jì)沖次：10*60*24*365=5.256×106次。抽油桿平均使用壽命為2×107次；(換成年:2×107/5.256×106=3.8

62、年.)泵的平均使用壽命5×106次，換算成年也是一年,但按沖次5次/分算,接近兩年。這也是調(diào)小沖次的原因.(抽油桿平均使用壽命為2×107次；泵的平均使用壽命5×106次),,,延長檢泵周期工藝研究,,,,,,抽油桿柱的變速運(yùn)動及承受交變載荷將使桿柱產(chǎn)生振動。一個行程振動6-8次。 振動主要使得中和點(diǎn)上移，加大了偏磨的范圍。尤其表現(xiàn)在高氣油比井上，如液擊振動。 振動也加大了偏磨的程度和桿

63、斷的幾率。因?yàn)檎駝訉⒃黾映橛蜅U彎曲沖擊的動量和沖量。,3：振動理論,,,延長檢泵周期工藝研究,,,,,,4：泵的活塞效應(yīng),當(dāng)油管下部未錨定而自由懸掛時，在上行程時泵的"活塞效應(yīng)"使油管柱底部受到一個向上的虛擬力作用而發(fā)生螺旋彎曲變形，此時抽油桿柱因受較大的張力而基本保持直線狀態(tài)，從而使抽油桿柱與螺旋彎曲的油管每隔一定距離就相互接觸而偏磨。目前，許多抽油桿偏磨的油井，大多數(shù)油井油管的底部都有尾管，能抵消一部分虛擬力。因

64、此這一成因一般都認(rèn)為影響較小。,,,延長檢泵周期工藝研究,,,,,,完成井身軌跡庫的建立(615口井)，把數(shù)據(jù)庫中井身靜態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的井身軌跡。,5:井斜因素,,,延長檢泵周期工藝研究,,,,,,抽油桿斷裂失效機(jī)理及表現(xiàn)形態(tài),抽油桿服役過程中，由于承受變動載荷或反復(fù)承受應(yīng)力和應(yīng)變，即使所受的應(yīng)力低于屈服強(qiáng)度(屈服強(qiáng)度或屈服點(diǎn)低于抗拉強(qiáng)度)也會導(dǎo)致裂紋萌生和擴(kuò)展，以至材料斷裂而失效，這一全過程，稱為疲勞。材料的疲勞破壞，往往由局部的應(yīng)

65、力集中引起裂紋萌生而造成，該裂紋萌生處稱為疲勞源，或疲勞核。疲勞斷裂過程包括三個階段；（1）反復(fù)塑性變形導(dǎo)致局部應(yīng)變(應(yīng)力集中)；（2）局部化應(yīng)變的結(jié)果產(chǎn)生初始裂紋；（3）裂紋擴(kuò)展，最終發(fā)生失效、斷裂。因此，疲勞破壞過程總有明顯的三個組成部分：裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展和最終斷裂。,,,延長檢泵周期工藝研究,,,,,,,,,,,,新抽油桿的直線度，按API標(biāo)準(zhǔn)，每12 inches不得超過1/16 inch（相當(dāng)于每3米不得超過1.5毫

66、米）,,,延長檢泵周期工藝研究,,,,,,,,,,彩南產(chǎn)出水的PH大于7,屬于堿性水,基本可以排除CO2 腐蝕。彩南油田采出水的硫酸鹽還原菌含量遠(yuǎn)高于注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了103個/mL；硫化物的含量非常高，達(dá)到了10 mg/L，H2S腐蝕是彩南油田主要的腐蝕因素。地層水性質(zhì)為重碳酸鈉型，總礦化度為10845mg/l,氯離子含量為:5000 mg/L左右。按中科院所訂的金屬耐蝕性標(biāo)準(zhǔn): CL- 離子濃度大于3550 mg/L時,使用不

67、銹鋼要慎重, CL- 離子濃度大于21000 mg/L時,絕對不能使用。氯化物腐蝕在彩南油田是一個可疑的腐蝕因素。,抽油桿斷裂失效機(jī)理及表現(xiàn)形態(tài),,,延長檢泵周期工藝研究,,,,,,,,,,,,,,油井水的腐蝕性隨著氯化物濃度的增加而增加。緩蝕劑對于高濃度氯離子井液中的抽油桿很難達(dá)到防護(hù)目的。氯化物腐蝕對碳鋼抽油桿的腐蝕要比對合金鋼的抽油桿腐蝕要嚴(yán)重。因?yàn)镃L- 離子活性很強(qiáng),經(jīng)常是優(yōu)先吸附于金屬表面,很容易穿過金屬表面，在油水混合流的

68、作用下, 金屬表面受到局部破壞并與金屬局部發(fā)生陽極溶解,如此一來, 形成腐蝕坑點(diǎn)。 選用井下設(shè)備須考慮流體性質(zhì),對材質(zhì)須明確要求！,抽油桿斷裂失效機(jī)理及表現(xiàn)形態(tài),,,延長檢泵周期工藝研究,,,,,,,,,,,,,,目前有HY和HL兩種高強(qiáng)桿:HY高強(qiáng)桿是工藝性高強(qiáng)桿， HL屬于材料性高強(qiáng)桿。如金成公司采用20CrMoA 、35CrMoA鋼經(jīng)中頻淬火和箱式爐回火加工成D級桿, H級桿還要經(jīng)過一道表面淬火工序形成淬硬層就成為