论文部分内容阅读
[摘 要]近年来螺杆泵举升工艺技术已成为油田的主要举升方式之一。影响机采井系统效率的因素很多， 且相互之间的关系复杂。机采井系统效率作为油田生产的重要技术指标之一， 不仅反映了其生产运行及节能降耗状况， 而且也反映了油田整体的技术装备和管理水平。
[关键词]螺杆泵；系统效率；能耗特征；负载率；优化调整
中图分类号：TM463 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0054-01
对油田螺杆泵机采井系统效率进行了分析，并结合实例，以工作转速为主要技术参数分析了螺杆泵举升系统地面、井筒及泵内能耗特征。在此基础上提出了提高电机负载率；提高地面传动效率；合理选择工作转速等提高螺杆泵机采井系统效率技术对策，。
1 螺杆泵机采井系统效率现状
近年来螺杆泵举升工艺技术已成为油田的主要举升方式之一。围绕螺杆泵机采井油田在如何提高系统效率方面做了大量工作，取得了较好效果，见表1.
数据表明，与抽油机井相比，螺杆泵机采井泵效高12.7%，动液面低361.2m，检泵周期短169d。表1数据表明，螺杆泵机采井装机功率低8.2kW、功率利用率高15%，系统效率高3.7%。螺杆泵表现出了装机功率小、泵效高、系统效率高等技术优势。《油田生产系统节能监测规范》规定了螺杆泵井达到节能运行的系统效率最低保证值，即節能评价值应35%。按照此要求，油田螺杆泵机采井系统效率还存在一定差距，因此在节能降耗方面还需进一步挖潜，检泵周期也有待进一步提高。
2 螺杆泵举升系统能耗特征
在实际生产过程中，当泵型确定后，螺杆泵井可调整的工作参数只有1个，即工作转速。本文以工作转速为主线，通过分析评价软件，结合实际测试数据，对螺杆泵举升系统的能耗特征及影响因素进行分析。某井基本情况为：人工井底1230.3m、139.7mm套管、螺杆泵型号GLB1200、常规（二级减速）地面驱动装置功率30kW、88.9mm（3英寸）TBG油管、38mm防脱空心抽油杆；正常生产时日产液137t，含水94.3%，动液面665m。通过调整工作转速（50～150r/min），对该井不同工作转速条件下的地面装置、井筒、螺杆泵3部分能耗进行了测试分析。
2.1 地面部分。地面部分包括电控箱、电机和减速箱能耗特征数据可看出，地面部分能耗主要有2个特征。1）随工作转速上升，电机负载率及地面传动效率增加。2）在较低转速（<90r/min）下，地面传动效率增速较快，与50r/min相比，90r/min时地面传动效率高15.1%；在较高转速（>90r/min）下，地面传动效率增速变缓，保持在60%以上，较为稳定。
2.2 井筒部分。可以看出，井筒部分能耗主要有2个特征。1）在高含水条件下，油管内液流沿程损耗对工作转速的变化不敏感，占泵输出功率比例很小，基本可以忽略。2）在较低转速（<90r/min）下，井筒效率增速快，与50r/min相比，90r/min时的井筒效率高21.2%；在较高转速（>90r/min）下，井筒效率超过95%。
2.3 螺杆泵。可以看出，随工作转速上升，螺桿泵机械效率逐步提高，由50r/min时的63.9%上升150r/min时的78.6%，升幅14.7%。上述分效率测试分析结果表明，螺杆泵井在举升过程中存在一个临界工作转速，即在该转速下地面装置、井筒、螺杆泵3部分效率均较低，而在高于该转速时，各部分效率均处于相对较高且稳定的水平。很明显，上述实例井临界工作转速为90r/min，对应的实测系统效率为31.9%，超过油田29%平均水平。
3 提高效率的技术对策
对于如何提高螺杆泵机采井系统效率已有公开发表的诸多文献，不再赘述。本文仅针对油田螺杆泵井系统效率现状，并结合上述实例井进行重点论述。1）提高电机负载率。电机负载率是指在实际工况条件下，电机的实际输出功率与电机的额定功率的百分比。对于螺杆泵举升系统，电机负载率应达到35%。目前油田平均水平为37.7%，处于较为合理的经济运行状态。通常情况下，现场所用三相异步电机的最佳运行效率在0.7～1.1倍额定功率附近，如果电机功率利用率过低，电机效率和功率因数下降，将会导致大马拉小车现象发生，影响系统效率。提高电机负载率虽然有利于提高系统效率，但对节电率没有显著影响，二者之间没有必然的因果关系。2）提高地面传动效率。分效率测试结果表明，在螺杆泵举升系统中，地面传动效率最低，150r/min时也未达到70%，说明这是提高系统效率的重要挖潜点之一。随着国内人工举升技术的不断创新发展，因此具有较高的地面传动效率，单井耗能效率提高了1/3以上[，同时还具有运转平稳、安全性好、维护费用低等一系列技术优势。3）合理选择工作转速。工作转速的合理选择对系统的高效平稳运行具有重要影响。上述实例井分析结果表明，螺杆泵举升系统在运行过程中主要由2方面来保持较高系统效率。一是实际工作转速>临界工作转速，以保证系统具有较高的基础分效率；二是在此基础上，进一步提高工作转速，通过增加静举升功率来提高系统效率。因此，较为合理的工作转速下限应不低于临界工作转速，上限则应综合实际生产需求和系统平稳运行等因素确定。油田螺杆泵井目前的平均工作转速仅为100r/min左右，仍有较大的提升空间。在由A、B、C、D点连成的最高功率点曲线左侧区域，随转速及泵压上升，有效功率大致呈线性增长，称之为低漏失区域；在其右侧区域，虽然随转速上升有效功率上升，但随泵压上升有效功率却呈现快速下降趋势，称之为高漏失区域。在实际选井、选泵过程中，除了考虑油井产量与泵排量匹配外，更重要的也是容易被忽略的还应结合油井历史生产数据，优选泵的工作转速和工作压力，使井泵协调点尽量在低漏失区域，即左侧选取原则，这样才有利于提高系统效率。
参考文献
[1] 李正宇.采油机械中螺杆泵的技术应用探析[J].化工管理.2015（04）.
[关键词]螺杆泵；系统效率；能耗特征；负载率；优化调整
中图分类号：TM463 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0054-01
对油田螺杆泵机采井系统效率进行了分析，并结合实例，以工作转速为主要技术参数分析了螺杆泵举升系统地面、井筒及泵内能耗特征。在此基础上提出了提高电机负载率；提高地面传动效率；合理选择工作转速等提高螺杆泵机采井系统效率技术对策，。
1 螺杆泵机采井系统效率现状
近年来螺杆泵举升工艺技术已成为油田的主要举升方式之一。围绕螺杆泵机采井油田在如何提高系统效率方面做了大量工作，取得了较好效果，见表1.
数据表明，与抽油机井相比，螺杆泵机采井泵效高12.7%，动液面低361.2m，检泵周期短169d。表1数据表明，螺杆泵机采井装机功率低8.2kW、功率利用率高15%，系统效率高3.7%。螺杆泵表现出了装机功率小、泵效高、系统效率高等技术优势。《油田生产系统节能监测规范》规定了螺杆泵井达到节能运行的系统效率最低保证值，即節能评价值应35%。按照此要求，油田螺杆泵机采井系统效率还存在一定差距，因此在节能降耗方面还需进一步挖潜，检泵周期也有待进一步提高。
2 螺杆泵举升系统能耗特征
在实际生产过程中，当泵型确定后，螺杆泵井可调整的工作参数只有1个，即工作转速。本文以工作转速为主线，通过分析评价软件，结合实际测试数据，对螺杆泵举升系统的能耗特征及影响因素进行分析。某井基本情况为：人工井底1230.3m、139.7mm套管、螺杆泵型号GLB1200、常规（二级减速）地面驱动装置功率30kW、88.9mm（3英寸）TBG油管、38mm防脱空心抽油杆；正常生产时日产液137t，含水94.3%，动液面665m。通过调整工作转速（50～150r/min），对该井不同工作转速条件下的地面装置、井筒、螺杆泵3部分能耗进行了测试分析。
2.1 地面部分。地面部分包括电控箱、电机和减速箱能耗特征数据可看出，地面部分能耗主要有2个特征。1）随工作转速上升，电机负载率及地面传动效率增加。2）在较低转速（<90r/min）下，地面传动效率增速较快，与50r/min相比，90r/min时地面传动效率高15.1%；在较高转速（>90r/min）下，地面传动效率增速变缓，保持在60%以上，较为稳定。
2.2 井筒部分。可以看出，井筒部分能耗主要有2个特征。1）在高含水条件下，油管内液流沿程损耗对工作转速的变化不敏感，占泵输出功率比例很小，基本可以忽略。2）在较低转速（<90r/min）下，井筒效率增速快，与50r/min相比，90r/min时的井筒效率高21.2%；在较高转速（>90r/min）下，井筒效率超过95%。
2.3 螺杆泵。可以看出，随工作转速上升，螺桿泵机械效率逐步提高，由50r/min时的63.9%上升150r/min时的78.6%，升幅14.7%。上述分效率测试分析结果表明，螺杆泵井在举升过程中存在一个临界工作转速，即在该转速下地面装置、井筒、螺杆泵3部分效率均较低，而在高于该转速时，各部分效率均处于相对较高且稳定的水平。很明显，上述实例井临界工作转速为90r/min，对应的实测系统效率为31.9%，超过油田29%平均水平。
3 提高效率的技术对策
对于如何提高螺杆泵机采井系统效率已有公开发表的诸多文献，不再赘述。本文仅针对油田螺杆泵井系统效率现状，并结合上述实例井进行重点论述。1）提高电机负载率。电机负载率是指在实际工况条件下，电机的实际输出功率与电机的额定功率的百分比。对于螺杆泵举升系统，电机负载率应达到35%。目前油田平均水平为37.7%，处于较为合理的经济运行状态。通常情况下，现场所用三相异步电机的最佳运行效率在0.7～1.1倍额定功率附近，如果电机功率利用率过低，电机效率和功率因数下降，将会导致大马拉小车现象发生，影响系统效率。提高电机负载率虽然有利于提高系统效率，但对节电率没有显著影响，二者之间没有必然的因果关系。2）提高地面传动效率。分效率测试结果表明，在螺杆泵举升系统中，地面传动效率最低，150r/min时也未达到70%，说明这是提高系统效率的重要挖潜点之一。随着国内人工举升技术的不断创新发展，因此具有较高的地面传动效率，单井耗能效率提高了1/3以上[，同时还具有运转平稳、安全性好、维护费用低等一系列技术优势。3）合理选择工作转速。工作转速的合理选择对系统的高效平稳运行具有重要影响。上述实例井分析结果表明，螺杆泵举升系统在运行过程中主要由2方面来保持较高系统效率。一是实际工作转速>临界工作转速，以保证系统具有较高的基础分效率；二是在此基础上，进一步提高工作转速，通过增加静举升功率来提高系统效率。因此，较为合理的工作转速下限应不低于临界工作转速，上限则应综合实际生产需求和系统平稳运行等因素确定。油田螺杆泵井目前的平均工作转速仅为100r/min左右，仍有较大的提升空间。在由A、B、C、D点连成的最高功率点曲线左侧区域，随转速及泵压上升，有效功率大致呈线性增长，称之为低漏失区域；在其右侧区域，虽然随转速上升有效功率上升，但随泵压上升有效功率却呈现快速下降趋势，称之为高漏失区域。在实际选井、选泵过程中，除了考虑油井产量与泵排量匹配外，更重要的也是容易被忽略的还应结合油井历史生产数据，优选泵的工作转速和工作压力，使井泵协调点尽量在低漏失区域，即左侧选取原则，这样才有利于提高系统效率。
参考文献
[1] 李正宇.采油机械中螺杆泵的技术应用探析[J].化工管理.2015（04）.