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提高稠油热采井机采效率以降低能耗的研究及应用.pdf

  • 上传人:红茶化学家
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    关 键  词:
    提高 稠油热采井机采 效率 降低 能耗 研究 应用
    资源描述:
    石油天然气学报(江汉石油学院学报)2010年10月第32卷第5期
    Journal of Oil and Gas Technology J. JPD) Oet 2010 Vol 32 No 5
    313
    提高稠油热采井机采效率以降低能耗的
    研究及应用
    高见(河南油田分公司第二采油厂,河南南阳473400
    侍路勇(河南油田分公司新疆勘採中心,新疆焉473400
    徐克明(华北油田分公司第三采油厂,河北河间062450)
    摘要]河南油田第二采油广XQ45区现管理着热采油井126ロ,普遍存在着单井年耗电量高,系统效率
    较低的问题,平均系统效率仅为5.5%。为提高经济技术指标,实现降本増效,以参数优化为切入点,采
    取了调参、调平衡、变频装置的运用等措施,取得了明显效果,平均系统效率由目前的5.5%提高到
    7.15%。应用各项技术提高机采系统效率也是油田开发中后期降低采油成本、提高经济效益的一项重要
    措施。
    关键词]稠油热采;机械采油;系统效率;节能降耗;吨液耗电;影响因素
    [中图分类号]TE355,5
    文献标识码]A[文章编号]1000-9752(2010)05-0313-03
    抽油机井采油的原理由电动机供给动力,经减速箱将电动机的高速旋转变为抽油机曲柄的低速旋转
    运动,并由曲柄一连杆一游梁机构将旋转运动变为抽油机驴头的往复运动,通过抽油杆带动深井泵(抽
    油泉)工作,将油抽出井筒,并送入地面管汇.。即电能从地面传递给井下液体,从而把井下液体举升到
    井口。整个抽油机井系统工作时,就是一个能量不断传递和转化的过程。能量的每一次传递和转化都将
    损失一定的能量。从地面供人系统的能量扣除系统的各种损失以后,就是系统所给液体的有效能量,该
    有效能量与系统输入能量的比值称为抽油机井系统效率。
    河南油田第二采油厂XQ45区目前有抽油井126口,抽油机井年提液量约41.6×101t,年耗电量
    27700kW?h,如果系统效率提高1个百分点,每年可节电18205kW?h,合人民币13108元。
    抽油机井系统效率分析
    根据抽油机系统工作的特点,可将抽油机系统效率分为两部分:地面效率和井下效率。一般情况
    下,以光杆悬绳器为界,悬绳器以上机械传动效率和电机运行效率的乘积为地面效率;而悬绳器以下到
    抽油泵的效率为井下效率。
    地面部分的能量主要损失在电动机、三角带、滅速箱和抽油机的连杆机构上。井下部分的能量主要
    损失在盘根盒、抽油杆、油管柱和抽油泵的摩擦中。故抽油机井系统效率山可表示为
    KX电メ波XXX7盘×-XrX7。
    2提高机采系统效率的措施
    参数优化的原则是以保证产液量不降为前提条件,以能耗或油井生产成本最低为目标,对油井生产
    的主要参数进行最优化设计。对于供液充足的油井,尽量选择大泵径、长冲程、低冲次、合理沉没度;
    [收稿日期]2010-06-04
    [作者简介]高见(1982-),男,2006年西南石油大学毕业,助理工程师,现主要从事油田开发管理工作。
    Ww. ututu.cCm
    314
    石油天然气学报(江汉石油学院学报)
    2010年10月
    对于供液严重不足的油井,采用小泵径、深泵挂、低冲次,以降低单位产量的能耗2。
    2009年,主要是对供液严重不足的油井实施降低冲次措施、对注汽后放喷井排水时提高冲次,缩
    短排水期。优化抽油机冲次33井次,其中推广应用减速装置8井次;皮带轮调小冲次16井次;皮带轮
    调大冲次17井次;在30口新投井上建议并安装了小功率永磁同步电动机30台;安装变频柜31台
    2.1抽油机冲次优化
    对于供液严重不足,生产参数过大的油井、可以通过优化冲程、冲次来提高机采系统效率3。2009
    年至今共优化抽油机冲次12井次,平均冲次由实施前的6.3次/min降为实施后的3.9次/min,降低
    33,3%;对比检测结果,平均综合节电率26,55%,平均提高机采系统效率4.48%。XQ45区目前共安
    装机械调速装置8套,平均每口井每天节电18.2kW?h,2009年1~5月累计节约电费17557元。
    2.2间开井管理
    针对部分油井供液不足、产油量低的这一类现象,对部分低效油井实行间歇开采,从而减少油井无
    效作业,避免发生无效成本。首先通过及时做好间开油井动液面测试工作,对油井生产进行动态跟踪分
    析。其次是加强对间开井的巡回检査力度,随时掌握油井生产情况、油井含水状况,为制定合理的油井
    开发方式提供准确的依据。将间开井的关井和开井时间精确到小时。油井液面恢复以后,及时开抽生
    产,保证油井间开生产原油产量不受太多的影响;油井液面下降之后,及时关井,减少成本无效投入。
    2008年10月至2009年4月,对X9305井、X9306井采取了间开井管理,在此期间共减少无效开井时
    间4620h,累计节约电费3364元,在人力、财力上降低了无效支出。
    2.3抽油机平衡管理
    加强抽油机平衡管理,减少电能无为损耗。抽油机运行不平衡,会造成电动机运行电流和功率因数
    波动过大,甚至造成电动机在冲程某一阶段出现做负功现象,产生不必要的电耗,因此非常重视抽油机
    的平衡率,根据油井负荷变化进行动态管理,使XQ45区油井平衡率保持在85%以上。
    目前抽油机是否平衡的判断是通过电流法来判断,但根据理论硏究资料和測试实践,电流平衡的抽
    油机并不一定能耗最低,如果以抽油机的能耗最小作为抽油机平衡最佳的判断标准,则上、下冲程电机
    消耗功率应该相等,一般来说每口井都有节电的平衡度最佳点。通过测得的电机功率曲线,利用软件计
    算,通过功率法调平衡以达到最佳的节能效果。由于电流法平衡是最简便的方法,对于电流法调平衡后
    土、下冲程功率仍不平衡的油井再应用功率法调平衡技术。
    部分油井通过调平衡,节电效果明显。2009年XQ45区块共进行调平衡作业16口,累计增油
    1200t,累计节电14400kW?h,累计节约电费支出1.04×10元。
    2.4永磁同步电动机的推广应用
    抽油机的扭矩特点是波动较大,且存在负扭矩,这就要求驱动抽油机的电动机本身不仅要在较宽的
    载荷率下工作效率较高,而且更重要的是要符合抽油机的载荷状态,使抽油机悬点加速度变化趋于均
    匀,抽油机主要构件如连杆、支架的受力,特别是减速器承受的扭矩有所改善,平衡效果变优。即不仅
    要求驱动抽油机的电动机节能,而且要求电动机的特性使抽油机的工作状态优化从而达到节能的目的
    用于驱动抽油机的永磁同步电动机就具有启动扭矩大、过载能力强、低负载率时效率较高的特点。
    2008年在XQ45区新投的19口油井上都应用了永磁同步电动机。从测试结果和实际使用情况来看,取
    得了较好的节能效果。与老井对比,平均有功节电率达6.01%,平均综合节电率达24.01%,平均系统
    效率提高2.26%。
    2009年又在新投井上安装了11台永磁同步电动机,平均每口井每天节电17.6kW?h,2009年1
    5月30口永磁同步电动机共节约电费50655元。
    2.5变频柜的应用
    在变频柜的使用上,通过反复多次的试验,确保产液量最大化,能耗不升。
    对使用变频柜的井实施液量眼踪,当油井液量下降到10t左右时将变频柜的频率从50Hz(冲次4
    下调至40Hz(冲次3.5),量油后若液量上升或保持不变即使用该频率运行;若液量下降大,则调回
    50Hz运行
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