赵倩倩（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

加强抽油机“四个节点”管理质量

赵倩倩（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

目前节能电动机的应用率达90%以上，节能控制箱应用率超过95%，传统以“换”为主的节能工作不能满足新形势的需要。以油井平衡率、皮带、盘根、回压为能耗治理点，开展了机采节能四个节点现场试验,通过消除负功调平衡、松紧定压调皮带、转矩量化调盘根、综合治理调回压四个节点工作，累计节电201.2×104kWh，创经济效益120.7万元，抽油机节能管理质量得到了提升。

抽油机；盘根；回压；节点；节能

引言

与老区采油厂对比，在举升高度相当的情况下，外围油田单井日产液量低，导致系统效率低，机采单耗相对较高[1]。近几年，某厂从技术措施和管理措施入手，采取了大量的节电措施，使机采综合单耗控制在8 kWh/t左右，但节能措施应用潜力逐年下降。目前节能电动机的应用率达90%以上，节能控制箱应用率超过95%，传统以“换”为主的节能工作思路已不能满足新形势的需要。因此，本着“精细挖潜管理潜力”的工作思路，开展了机采节能四个节点现场试验。即以油井平衡率、皮带、盘根、回压为能耗治理点，通过逐步试验，摸索其对能耗影响程度，以求合理工况下的节电最大化[2]。目前基于消除负功调平衡、松紧定压调皮带、转矩量化调盘根、综合治理调回压四个节点试验已经成熟并现场推广，抽油机节点管理质量得到提升（图1）。

图1 四个节点示意

1 消除负功调平衡

从抽油机井的管理现状看，可以用示功图反映抽油泵在一个完整冲程中的工作状况，但只录取上、下冲程最大电流，却不能把电动机在一个冲程中做功情况反映出来，造成无法把抽油机的运行状态与电动机做功情况联系起来分析，不利于进一步深入搞好节能工作[3]。针对存在负功的井，开展了旨在消除负功的调整实验。

1.1 上冲程做负功

以A井为例（图2），A井上冲程产生负功：上冲程开始时曲柄方向释放的能量大于举升杆柱、液柱需要的能量，而带动电动机做负功。通过调整平衡偏置角后，机械能转换效率达到100%，负功消失，有功能耗下降（表1）。

图2 A井调整前后有功功率曲线对比

表1 A井调整前后效果对比

1.2 下冲程做负功

以B井为例（图3），B井下冲程产生负功：下冲程开始时载荷方向释放的能量大于举升曲柄、平衡块所需要的能量，带动电动机做负功。通过调整平衡偏置角后，机械能转换效率提高，负功基本消失，有功能耗下降（表2）。

图3 B井调整前有功功率曲线对比

表2 偏置角滞后调整前后效果对比

通过功率测试仪取代电流表指导平衡调整，消除了电动机做负功的问题，实现了抽油机井的真正平衡。2014年针对存在负功的360口抽油机井进行了调整，调整后平均单井节电7.5 kWh，年累计节电10.4×104kWh，创造经济效益6.2万元。目前，该方法已在全厂推广应用。

2 松紧定压调皮带

抽油机皮带过紧或过松，都会造成有功功率增大，能耗上升。常规皮带松紧度依据手指按压程度来判断，没有统一量化标准[4]；为此，研制应用按压测试仪测试皮带的松紧度。皮带松紧度对能耗的影响先后经历了两个阶段：通过移动电动机，使用拉力表来测试皮带中间点间的距离及压力的方式来衡量皮带松紧度对能耗的影响；使用压力表测试皮带下方压力方式来衡量皮带松紧度对能耗的影响，对结果进行监测和对比分析。

2.1 拉力衡量皮带松紧度对能耗的影响

目前试验4井次，通过移动电动机，测试皮带间的拉力值及消耗功率变化。选4口井，其中十型机2口井，皮带型号为4L5V5380，六型机2口井，皮带型号为4L5V5080（表3）。

表3 试验井基础数据

表4 高37-31井以最紧点为起点移动电动机测量数据统计

由表4可知，皮带松紧度变化，消耗功率也发生相应变化。皮带最紧时消耗功率最大为3.347 kW。一次前移5 mm时，消耗功率下降至3.051 kW，下降了8.8%，与初始状态比下降8.6%；二次前移后消耗功率又有所上升。前移四次后，皮带出现明显摩擦声和打滑现象，能耗也比较高。

分析认为：皮带最紧时，皮带轮的轴向力增加，皮带的摩擦力也增加，消耗功率相应也较高；皮带过松，出现打滑，电动机电流瞬间增加，消耗功率增加。合理的皮带松紧度为指压正常力按下2～3指左右,耗电量最低。

2.2 重力衡量皮带松紧度对能耗的影响

在现场测试基础上，不断改进工具、操作和测试方法，制作了皮带松紧度测试仪，这种仪器能够定量皮带变形量，通过测试皮带上方、下方重力值和能耗值，找到重力值和能耗点的关系。测试时用力压皮带，仪器外平面与皮带平面重合时，读取重力值，抽油机运行平稳时再测能耗值，现场试验4口井，绘制重力和能耗关系曲线（图4）。

图4 现场试验井重力和能耗关系曲线

从现场测试看，当能耗最低时：

◇井1皮带上方重力140 N，皮带下方重力130 N；

◇井2皮带上方重力265 N，皮带下方重力239 N；

◇井3皮带上方重力100 N，皮带下方重力90 N；

◇井4皮带上方重力123 N，皮带下方重力116 N。

测试以皮带下方重力为主，六型机皮带重力为100～150 N，十型机为200～250 N时，抽油机能耗较低，节电率为3%～5%。

该矿目前已经进行了160井次的皮带测试及调整工作，使其皮带松紧度在合理范围内。现场测试40口井，平均有功功率6.05 kW，皮带下方平均测试重力130 N，其中小于100 N的有10口井，大于200 N的有1口井，对这11口井皮带进行重新调整。调整前后平均有功功率下降了0.2 kW，日节电4.8 kWh，节电率3.3%。

目前，应用该方法现场测试90口井，现场调整皮带松紧度30井次，调整前后平均单井有功功率下降了0.2 kW，日节电4.8 kWh，累计年节电5.2×104kWh，年创经济效益3.1万元。

3 转矩量化调盘根

3.1 盘根上紧度的变化规律

采用刻度盘来指示上紧度，将盘根松紧度以40 N·m为起始0°，每旋转90°记录一次转矩值，直到200 N·m。以旋转角度为横坐标，以转矩值为纵坐标绘制曲线。由图5可知，随着上紧角度增加，转矩值增大。

图5 盘根上紧度的变化曲线

3.2 盘根松紧度对悬点载荷及能耗的影响

由表5可知，转矩由40 N·m增加至200 N·m，上载荷上升了0.46 kN，下载荷下降了0.58 kN，交变载荷上升了1.04 kN。随着转矩增加，日耗电量增加值较大，端点差值达到20.5 kWh（图6）。

表5 盘根转矩对悬点载荷的影响

图6 盘根松紧度对耗电量的影响曲线

3.3 盘根松紧度的自然递减规律

选择X11-5-SB4022井，将盘根松紧度调至200 N·m，每2 h录取一次转矩值，待下降趋势稳定后延长录取周期，直至盘根出现微漏为止。

表6 不同转矩下有功功率变化

从转矩随时间自然递减可以看出（表6），当盘根紧至200 N·m时，最初的24 h内转矩递减速度最快，24 h后就已经递减至110 N·m，随后盘根转矩随时间递减变缓，第5天递减至60 N·m并平稳运行5 d左右。

图7 盘根松紧度的自然递减曲线

日常维护后的盘根转矩值在110±10 N·m，由图7可知维护周期为9 d，与实际维护周期相近。使用积分对圈闭面积即耗电量进行计算，得出该井日均耗电量110.07 kWh。

根据自然递减趋势确定合理的盘根维护周期为5 d，合理的转矩值为60 N·m。使用积分对圈闭面积即耗电量进行计算，得出该井日均耗电量107.28 kWh。对比新旧周期，某井日节电2.79 kWh，节电率达2.53%。

某矿在盘根管理方面，制定相应的管理制度，截至目前，已经有325个转矩扳手安装到单井上，25个转矩扳手分发到其余采油矿进行试验。

改进目的：能安装在井口，且不影响加盘根操作，可作为盘根盒手柄。

改进思路：缩短转矩扳手的手柄，将改进后的扳手焊接到盘根盒盖上。

某矿研制成功了盘根转矩扳手，实现了盘根松紧度直观量化（图8）。

盘根合理的转矩值为40～60 N·m，正常维护周期5 d。目前，已推广350口井，平均单井日节电3 kWh，年累计节电37.8×104kWh，年创经济效益22.7万元。

图8 盘根转矩扳手示意

4 降回压

由于聚驱井采出液黏稠、集油管线结蜡严重，以及大量环状井的投产，该厂共有165口井回压高于1.0 MPa，平均测试单耗高于全厂0.5 kWh/t；为此，开展了综合治理调回压工作。

6型机回压每上升0.1 MPa日耗电上升0.5 kWh；10型及以上机型回压每上升0.1 MPa日耗电上升2 kWh。

试验不同机型，回压变化对能耗的影响，14型抽油机3组，10型抽油机5组，6型抽油机7组，每组数据测试时长5 min，每个压力测试3组数据，将所得数据按照不同机型分类归纳，并绘制各关系曲线图以获得直观效果（图9）。

图9 不同机型回压与耗电量关系曲线

由图9可知，随着回压的升高，电量逐渐增大，不同机型抽油机每升高0.1 MPa，耗电量提高0.75%左右。

某厂现场试验表明，6型机回压每上升0.1 MPa，日耗电量上升0.5 kWh；10型及以上机型，回压每上升0.1 MPa，日耗电量上升2 kWh。

目前已全面开展管线冲洗、物理清垢等降回压工作，共计398井次，平均回压由1.26 MPa降低到0.72 MPa，累计机采节电119.7×104kWh，年创经济效益71.8万元（表7）。

表7 各项目取得的效益统计

5 结论

1）6型机皮带重力为100～150 N，10型机为200～250 N时抽油机能耗低。根据转矩递减趋势确定合理的盘根维护周期为5 d，合理的转矩值为60 N·m。

2）消除负功调平衡、松紧定压调皮带、转矩量化调盘根、综合治理调回压四个节点工作，实现降耗，取得经济效益。

[1]武俊宪.天平式游梁抽油机节能技术应用[J].石油和化工节能，2013，3（3）：16-19．

[2]马志坚.节能监测管理在油田开发中的作用[J].石油石化节能，2013（9）：49-50．

[3]姜杰，马强.抽油机井系统效率评价与管理标准的研究[J].承德石油高等专科学校学报，2009，11（1）：17-20．

[4]田连雨.抽油机井日常管理能耗节点标准的确定[J].石油工业技术监督，2014，30（6）：28-31.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.12.018

2016-01-20

（编辑 王艳）

赵倩倩，工程师，2006年毕业于大庆石油学院（石油工程专业），从事采油管理工作，E-mail：634530467@qq.com，地址：黑龙江省大庆市红岗区大庆油田有限责任公司第五采油厂工程技术大队机采室，163000。