有杆抽油系统能耗问题的思考与优化设计.doc

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1、有杆抽油系统能耗问题的思考与优化设计一、有杆抽油系统应用现状目前，有杆抽油系统能耗严重,效率普遍偏低，而且有杆抽油在机械采油中乂占有很大比例。全面系统地分析影响有杆抽油系统效率的因素及能量在传递过程中消耗的原因，开展提高抽油系统效率研究,已成为降低石油开采成本,实现高效经济釆油的重点研究课题之一。有杆泵抽油系统由抽油机、抽油泵和抽油杆三大部分组成。有杆泵抽抽是我国主要的机械采油方式，抽油机井数量多、耗电量大，因此提高抽油机并的系统效率，降低其能耗，对抽油机井节能具有重耍意义。作为低压油藏中有效的人工举升方式，有杆泵抽油已经得到了广泛应用，其中最常用的是游梁式有杆抽油系统，这种系统结构简单、

2、耐用且经济。游梁式抽油机一深井泵抽油装置：用油管把深井泵下入到井内液面以下，在泵筒下部装有只能向上打开的吸入阀，用抽油杆把柱塞下入泵筒内，柱塞上装有只能向上打开的排出阀,通过抽油杆柱把抽油机驴头悬点产生的上下往复运动传递给抽油泵向上抽油。然而研究表明，有杆抽油系统的效率只有50%左右（即如果原动力是电动机，则只有50%的电能被转化为水力功率），通过精心设计和革新，其效率还能大大提高。有杆抽油系统存在“反传”现象，即下冲程中抽油机反而带着电动机运转，从而造成功率的浪费。抽油机井的系统运行效率一直处丁•比较低的水平，这使得生产能耗大，采油可变成本高。有杆泵往复抽汲方式具有设备装置简单、操作方便

3、、综合成本低的特点。我国约有90%的油井、全世界约有80%的油井采用这种方式进行生产。但是,在采用有杆泵抽油方式的油井中，其机械采油系统的效率一般较低，而机械采油能耗费用在采油变动成本中所占比例最大，现已达到12%以上。在国内抽油机井整个系统工作过程中，70%以上的能耗作了无用功，造成了大量的能源浪费，同时加剧了机械损耗。抽油机载荷变化、泵效偏低、油井供液不足、抽油机机械性能变差以及抽油机不平衡等都是影响系统效率的主要因素。抽油机系统工作时，是一个能量不断传递和转化的过程，而能量的每次传递都有…定的损失。由地面供入系统的能量减去系统的各种损失，就是系统供给液体的有效能量，将液体举升至地面的

4、有效作功能量与系统输入能量的比值即为抽油机系统效率。在实际开采作业过程中，抽油机受油井的井深、油质、杂质、含沙量、含水量等诸多客观因素的影响，须调整作业冲次、冲程，甚至更换电机、改变电机的功率；同时，由于油田所处地理位置、纬度的不同，以及所处地区的气候等自然因素，也会对开采作业产生影响，耍求抽油机根据实际工况进行相应的速度调整。有杆泵抽油系统能耗问题口趋严重，直接影响原油的开采成本。深入开展提高有杆泵抽油系统效率的技术研究，对提高油田的釆油工程技术水平和经济效益具有重要意义。因此，有必要开展油田有杆泵采油系统优化设计分析方法的研究，以满足油田生产的需要。二、有杆系统优化设计方法。1、有杆泵

5、抽油系统设计是依据：基础数据（井深、地层压力、油藏温度、饱和压力、套管内径、油管内径、油管外径、地面原油相对密度、地面产出水相对密度、标况下天然气相对密度)、生产动态数据(体积含水、井底流压、产油量)和设计数据(体积含水、产油量、生产气油比、油压、套压)，计算各种载荷，确定系统中机械设备的型号和规格，确定泵效最大的机杆泵及其工作参数，通过进一步完善确定机杆泵及其工作参数，使抽油系统的效率达到最大值。2设计步骤2.1根据给定的地层压力、饱和压力以及生产动态数据用综合IPR曲线计算采液指数因为：Q=(1-人){丿/(几一仇)+11-0.2(-^)-0.8(-^-)]}+fwJ!(pr-pwf)

6、L8PbPb=(1-20%){厶(17—12)+將[1—0.2(^)-0.8(罟r]}+20%x人(17-6.26)二9.764j(M/d)(1)又因为：光=0.856(1-代)Q=0.856(l-().2)Q=0・685Q=6(〃d)(2)联立(1)(2)得采液指数：J.====0.897m3/(dMpa)19.7649.764x0.6859.764x0.6852.2由设计基础数据计算井底流压并绘制含水25%时IPR曲线因为：Qb=J一卩J=0.897x(17-12)=4.485(m3/6Z)(3)乂因为:=0.897x(17-12)+0.897x12""L8=1().4650?/〃)(

7、5)由此绘制含水率25%时的IPR曲线:(1)当0