[學(xué)習(xí)]提高抽油機井系統(tǒng)效率

1、提高抽油機井系統(tǒng)效率研究,,,目 錄,一、項目目的及意義 二、指標(biāo)完成情況 三、項目主要研究內(nèi)容四、現(xiàn)場試驗情況 五、經(jīng)濟效益分析六、結(jié)論與認(rèn)識,對2004年2465口抽油機井的現(xiàn)場測試統(tǒng)計，我廠抽油機井的平均系統(tǒng)效率僅為19.5%。,一、項目目的及意義,抽油機井地面、井下效率分布統(tǒng)計表,統(tǒng)計我廠系統(tǒng)效率在12～21%的123口井的情況顯示，平均地面效率為48.3%，井下效率為38.6%，由此可見井下效率的提升是系統(tǒng)效率挖潛

2、的重點。,本項目擬開展兩個專項研究和三項試驗,三項試驗：⑴應(yīng)用江蘇瑞達(dá)軟件優(yōu)化抽油機井系統(tǒng)效率；⑵應(yīng)用華北軟件優(yōu)化抽油機井系統(tǒng)效率；⑶開展低磨阻泵及速開凡爾試驗。,專項研究：⑴擬開展 “建立計算輸入功率的理論體系”研究；⑵建立利用“抽油機凈扭矩曲線”分析電機工況的理論方法。,二、指標(biāo)完成情況,二、指標(biāo)完成情況,,,,項目完成內(nèi)容統(tǒng)計表,試驗井計劃平均提高系統(tǒng)效率10個百分點，完成11.77個百分點；試驗井計劃平均單井年節(jié)電達(dá)

3、到2.0×104KW.h，完成2.83×104kW.h。,1、開展了“建立計算輸入功率的理論方法” 的研究,抽油機井的系統(tǒng)效率分為“地面、井下”兩部分,,,,,,,,當(dāng)忽略了hw1-2等項時，優(yōu)化抽油機井系統(tǒng)效率的結(jié)果偏差較大。,三、項目研究的主要內(nèi)容,將有桿泵抽油系統(tǒng)輸入功率劃分為損失功率、膨脹功率、有用功率三部分。,1、開展了“建立計算輸入功率的理論方法” 的研究,,⑴膨脹功率的計算方法,,,⑵損失功率的計算方法

4、,,系統(tǒng)效率計算方法,,,①地面損失功率的計算方法,1、開展了“建立計算輸入功率的理論方法” 的研究,,,②滑動損失功率的計算方法,,,③粘滯損失功率的計算方法,,,應(yīng)用上述理論,開發(fā)了提高系統(tǒng)效率優(yōu)化設(shè)計軟件,設(shè)計結(jié)果對比情況統(tǒng)計表,該成果的可操作性強，更切合生產(chǎn)實際。,,⑴廣義IPR方法,2、完善了機采井的產(chǎn)量預(yù)測方法,研究的條件：靜壓>飽和壓力>流壓,,,,,,⑵研究成果,,,,,,,2、完善了機采井的產(chǎn)量預(yù)測方法,①

5、廣義IPR方法產(chǎn)生誤差的原因分析： 所用產(chǎn)量預(yù)測公式，其適用范圍被拓寬。 a將只適用于完善井的公式直接的應(yīng)用到了不完善的井中。　　b將只適用于線性滲濾的公式應(yīng)用到了非線性滲濾的井中。 c將只適用于溶解氣驅(qū)方式下，且采出程度≤14%時的c=0.8直接應(yīng)用到了產(chǎn)量預(yù)測方程中。,②油井的完善性和非線性滲濾的整體校正 :,在兼顧到油井完善性的基礎(chǔ)之上引入了一個整體校正系數(shù)ξ,2、完善了機采井的產(chǎn)量預(yù)測方法,,,,,式中

6、： —理想完善井的流壓。,,,ξ值的校正：,通過對312口測試資料較全井進行的計算結(jié)果顯示ξ值的變化范圍見下表,ξ值的變化范圍取在（ 0.6≤ξ≤1.15）內(nèi),2、完善了機采井的產(chǎn)量預(yù)測方法,C值的校正：,需要說明的是在確定c 值時，一定要先給出ξ值的變化范圍，其目的是避免c可能會出現(xiàn)的負(fù)值或大與1的值。（因為在理論上可以證明c1是錯誤的）。,對近年的101口換泵井進行了計算現(xiàn)將c值的結(jié)果進行分類,c值的變化范圍在（ 0.8≤C

7、≤0.95）內(nèi),結(jié)論 :我廠推薦使用ξ=0.8；c=0.9,2、完善了機采井的產(chǎn)量預(yù)測方法,廣義IPR方法預(yù)測情況統(tǒng)計表,廣義IPR方法與研究成果的比較:,研究成果預(yù)測結(jié)果:,研究成果預(yù)測情況統(tǒng)計表,3、建立利用抽油機凈扭矩曲線分析電機工況的理論方法,電機的功率曲線與抽油機凈扭矩曲線的變化趨勢是吻合的。,⑴常規(guī)游梁式抽油機凈扭矩曲線與電機功率曲線的比較,⑵成果:a總結(jié)出了應(yīng)用抽油機凈扭矩曲線來判斷電動機工況的方法;b對常規(guī)游梁式抽油

8、機電機做負(fù)功的現(xiàn)象做出了合理的解釋。,實測凈扭矩曲線：是針對具體抽油機結(jié)構(gòu)應(yīng)用實測功圖來計算并繪制的凈扭矩曲線。 ①應(yīng)用實際與理論凈扭矩曲線的對比可分析電機工況： a油井結(jié)蠟導(dǎo)致電機負(fù)荷增大，上、下行時實際扭矩增加； b抽油機平衡發(fā)生變化電機做負(fù)功值增加，凈扭矩負(fù)值增加。 c抽油機工況變差電機做負(fù)荷減小，上行時實際扭矩減小，下行時實際扭矩增加。,3、建立利用抽油機凈扭矩曲線分析電機工況的理論方法,②對有游梁抽油機電機做負(fù)功的合

9、理解釋：,對于非節(jié)能抽油機而言，其本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計就允許其做負(fù)功，這是一種正?，F(xiàn)象；對于節(jié)能抽油機而言則是因為其失去平衡而出現(xiàn)了做負(fù)功，這是一種不正?，F(xiàn)象。,3、建立利用抽油機凈扭矩曲線分析電機工況的理論方法,節(jié)能抽油機：對于有游梁的抽油機而言，指在平衡狀態(tài)下，只要是滿足其凈扭矩曲線波動范圍小（與常規(guī)機比較）、且趨于平穩(wěn)，無負(fù)凈扭矩值出現(xiàn)的抽油機，我們將其稱為節(jié)能抽油機。,4、研發(fā)了強制開啟、關(guān)閉的速開凡爾,在借鑒國內(nèi)外增效閥爾和可撈式固

10、定閥爾可提高泵效的基礎(chǔ)上，我們開發(fā)研制了強制開啟、關(guān)閉定向運動的速開凡爾。,設(shè)計原理：增大閥爾球的局部阻力以達(dá)到增加球上縱向作用力的目的，設(shè)計依據(jù)為 ，在此增加了定向運動的扶正導(dǎo)向機構(gòu)。,,,實現(xiàn)過程：如圖所示，通過改變閥爾球的結(jié)構(gòu)設(shè)計達(dá)到了增加局部阻力的目的，借助于扶正爪實現(xiàn)了定向運動。,技術(shù)指標(biāo)及要求：⑴保證其過流面積較常規(guī)大流道泵增加10%。⑵借助于力學(xué)理論設(shè)計達(dá)到強制迅速開啟、關(guān)閉定向運動的目的⑶提高泵效8-10個

11、百分點。,四、現(xiàn)場試驗情況,1、應(yīng)用江蘇瑞達(dá)軟件優(yōu)化設(shè)計30口井（水驅(qū)25口，聚驅(qū)5口）,30口井的平均系統(tǒng)效率為37.90%，較優(yōu)化前的22.29%提高了15.61%；噸液耗電降低1.906KW.h。,聚驅(qū)試驗井設(shè)計結(jié)果,,,,1、應(yīng)用江蘇瑞達(dá)軟件優(yōu)化設(shè)計30口井（水驅(qū)25口，聚驅(qū)5口）,水驅(qū)優(yōu)化設(shè)計結(jié)果,在設(shè)計結(jié)果中體現(xiàn)出了“泵徑調(diào)整、參數(shù)調(diào)整、泵掛深度調(diào)整、電機調(diào)整”等特性。,,,,聚驅(qū)試驗井效果統(tǒng)計表,由于聚驅(qū)井的產(chǎn)量一般情況下

12、都較高，選用的泵徑較大，故此在優(yōu)化設(shè)計時調(diào)整的余地相對較小，存在一定的難度。,1、應(yīng)用江蘇瑞達(dá)軟件優(yōu)化設(shè)計30口井（水驅(qū)25口，聚驅(qū)5口）,水驅(qū)試驗井效果統(tǒng)計表,江蘇瑞達(dá)優(yōu)化設(shè)計軟件對于提液井由于預(yù)測產(chǎn)量的誤差所制，其優(yōu)化設(shè)計的效果相對較差。,1、應(yīng)用江蘇瑞達(dá)軟件優(yōu)化設(shè)計30口井（水驅(qū)25口，聚驅(qū)5口）,2、應(yīng)用華北軟件優(yōu)化設(shè)計30口井,華北軟件的特點是可以實施分步優(yōu)化，我們應(yīng)用該軟件對8口井實施了地面優(yōu)化，對22口井實施了井下效率的優(yōu)

13、化。,井下化設(shè)計結(jié)果,地面效率優(yōu)化設(shè)計結(jié)果統(tǒng)計,2、應(yīng)用華北軟件優(yōu)化設(shè)計30口井,,,,地面優(yōu)化效果統(tǒng)計表,2、應(yīng)用華北軟件優(yōu)化設(shè)計30口井,2、應(yīng)用華北軟件優(yōu)化設(shè)計30口井,井下優(yōu)化效果統(tǒng)計表,統(tǒng)計30口試驗井的平均單井系統(tǒng)效率提高11.47%，噸液耗電降低1.01kW.h，進行地面效率的優(yōu)化對系統(tǒng)效率的貢獻(xiàn)值相對較小 。,3、在部分井上開展了低磨阻泵及速開閥爾試驗,⑴“多環(huán)形槽低磨阻泵”試驗應(yīng)用10臺,應(yīng)用低磨阻泵10臺，其中：聚驅(qū)

14、9口井、水驅(qū)1口井。統(tǒng)計工況正常的8口井（扣除液面在井口2口井） 最大載荷減小9.06 kN，最小載荷增加0.39 kN， 泵效由47.49%提高到52.09%，提高4.6個百分點. 系統(tǒng)效率由39.40%提高到44.53%，提高5.13個百分點，噸液耗電降低0.625kW.h。,⑴“多環(huán)形槽低磨阻泵”試驗應(yīng)用10臺,低磨阻泵試驗效果統(tǒng)計表,⑴“多環(huán)形槽低磨阻泵”試驗應(yīng)用10臺,低磨阻泵試驗效果統(tǒng)計表,⑵試驗應(yīng)用速開閥爾10

15、口井,項目中共應(yīng)用速開閥爾12個, 其中：防氣閥5個，強開動閥5個，強開定閥2個，下入10口井中。,試驗效果統(tǒng)計表,泵效由39.37%提高到53.1%，提高13.73個百分點。,⑵試驗應(yīng)用速開閥爾10口井,試驗效果統(tǒng)計表,,系統(tǒng)效率由21.85%提高到37.49%，提高15.64個百分點。噸液耗電降低1.387kW.h。,五、經(jīng)濟效益分析,在此以“措施后的日產(chǎn)液×降低的噸液耗電量”來計算節(jié)電量，因優(yōu)化設(shè)計是隨檢泵施工的故不計作

16、業(yè)施工費用，僅計算耗材的差價。,1、試驗井的節(jié)電效益⑴江蘇瑞達(dá)軟件優(yōu)化的30口井 平均單井年節(jié)電：3.66×104kW.h⑵華北軟件優(yōu)化的30口井 平均單井年節(jié)電：2.38×104kW.h⑶低磨阻泵10口井 平均單井年節(jié)電：3.14×104kW.h⑷速開閥爾10口井 平均單井年節(jié)電：2.22×104kW.h 試驗80

17、口井的平均單井年節(jié)電：2.83×104kW.h,五、經(jīng)濟效益分析,2、成本投入,成本投入情況統(tǒng)計表 單位:萬元,3、經(jīng)濟效益,在此有效期按1年來計算,,,,六、結(jié)論與認(rèn)識,從該項目的研究與試驗情況上看，對提高抽油機系統(tǒng)效率有了進一步認(rèn)識： 1、開展了簡單、實用 “建立計算輸入功率的理論體系” 的研究成果能夠滿足我廠抽油機井提高系統(tǒng)效率優(yōu)化設(shè)計的需要。 2、完善的機采井產(chǎn)量預(yù)測方法對提高泵況管理和系統(tǒng)效率具