油田开采后期抽油机井系统优化设计
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摘 要：本文在对有杆抽油系统进行能耗分析的基础上，对有杆抽油系统在运行过程中的理想状态下、实际生产状态下的各部件能量损失进行对比，分析有杆抽油系统能耗大、效率低的影响因素。根据有杆抽油系统运行特点，提出了提高系统运行效益的途径和措施，并给出了判别方法和评价标准。
中图分类号：TE355 文献标识码：A
1抽油机井系统耗能因素
1.1抽油机设备自身因素影响
对于抽油机自身设备因素我们首先关注的就是开采前期并沿用至今的旧设备，在开采初期，由于油井井况较好，开采上比后期容易并且要求也没有后期高，这就指出，在我国后期开采油矿的过程中，首先应当改进原有抽油机设备，维修设备和创新设备，但是很多原有设备毕竟已经到了使用寿命，而且维修费用也不断增加，反而加大成本，所以很多抽油机都被淘汰了。其次新的抽油机设备自身也有很多不完善的地方，例如使用年限，利用率等等。新的抽油机负载率虽然与原先比较有所增加，但大多集中在 40%～60%；而且在设计上很多还是选用了过去的旧机型结构，并没有按照不同环境匹配不同机型，使得现场施工效率下降，利用率普遍偏低。新型的抽油机要求建立了以系统效率高、悬点载荷小、泵效高为目标的多目标优化设计模型，并以抽油机负载率、减速箱载荷利用率作为约束条件，要不断将抽油机设备向油田开采后期现状发展。通过科学技术的不断发展，在油田开采后期可以做到节约能源，降低损耗。旧的抽油机与新的抽油机另一区别在于传动带，老式抽油机使用的是普通三角皮带，易磨损和疲劳断裂，大多数的旧设备尽管维修，皮带传动仍容易松弛，松弛又造成打滑，打滑又产生高温，加快了磨损。新型的抽油机设备控制了皮带的松紧程度，防止皮带打滑，采用了联动三角皮带，其传动性能和使用寿命均优于普通三角皮带。除了上述因素以外，另一个重要因素就是软件应用方面，作为信息化高速发展的产物，软件应用大大提高了抽油机的使用价值，可同时实现机选和人工输入指定参数，可以拟合场景，通过计算机建设符合现场设计的系统环境。在效率上，可信度上也有很大的提高，使抽油机更具保障性。
1.2开采油井井况环境因素影响
除了设备自身的因素外，油井环境也是影响抽油机寿命和效率的因素。在我国开采初期，环境一般比现在好，地面系统建立简单，地面工程也相对容易。而后期开采在很大程度上对地面工程有了更高的要求，长时间开采对油井井况环境也造成了巨大的影响，所以现在的规划设计必须详细的考虑油田地面建设，通过分析环境，天气等方面，进行地面工程建设。在建设中主要考虑油田地面管网，其设计质量的好坏直接影响到油田开发建设的经济效益。油田地面管网是涉及离散拓扑优化、非线性参数优化、多目标优化等在内的一类十分复杂的大型混合优化设计问题；主要针对油田开发过程中地面工程系统的负荷率下降，效率降低，生产运行能耗升高的问题；同时根据每一个油田的特点进行地面建设。如果建设不完善，就会使工作环境持续恶劣，让抽油机设备出现故障，影响抽油机的平衡性能，很容易造成载荷过重。在油井井况自然环境因素中首要考虑雨水渗漏问题，其次是压力问题，这两方面主要体现在接线盒和减速箱，接线盒主要是进行细节处理，在接线盒盖处加封密封带等。减速箱是抽油机最关键的部位之一，它的作用是调节温度防止设备烧坏。
1.3对抽油机系统管理因素影响
抽油机是由多个构件构成的大型、复杂的机械系统组成的，对于整体来说，各个部件的重要程度也各不相同。而设备投入使用后，由于有形磨损和无形磨损的作用，造成设备性能低劣化，技术落后，引起维持修理费用增加，能源及原材料消耗增大，生产成本上升，生产效益下降。而我国在目前采用的设计寿命周期都比较长，与越来越快的技术更新速度形成了很大的反差。由于采用了设计寿命标准造成企业效益下降，企业更新改造积累减慢，由于延迟了更新时间使企业设备更新陷入非良性循环。久而久之无法满足规定时间、规定条件和规定能力的要求，并为后续维修性、保障性、可信性等造成了影响。
2抽油机系统经济运行的优化措施
2.1根据井况有效匹配抽油机设备
有效匹配设备可以使复杂的机械系统变得简单实用。不同井况要采用不同的设备，油杆抽油系统是应用最广泛的系统之一，是一款人工举升设备。它主要考虑了以下几个方面，抽油机自身的负载能力问题、抽油杆自身的强度问题、共振影响问题，还有一些做功次数，工作参数，工作温度范围等细节问题。结合当自然工作环境情况，合理的选择抽油机设备，选择合理强度抽油杆柱，同时还要考虑在开采过程中碰到的井下井况，防止高含水、井身弯曲、错断等因素影响，维持井况在一个好的层面，减少杆泵采油装置故障的发生。如果选择不当，降低了标准会凸显其可靠性的不足，造成设备的损耗和安全性能，甚至直接影响使用寿命，造成各个零件之间的组合性降低；如果配置过高的设备要求，虽然会有效降低事故的发生，但是却消耗了大量的成本。只有适当的选择才能有效的增加设备在不同井况中的应用效率。利用 API 公式、史洛尼杰尔公式、威尔诺夫斯基公式、威尔诺夫斯基-阿道宁公式等科学计算法则，有利于有效分配设备。
2.2加强对抽油机井的科学管理
抽油机井的科学管理要从缜密的计算设计开始，计算设计包括应力、强度、安全系数、载荷、零件尺寸、环境因素等，还要通过“应力”s 和“强度”r 两个随机变量，通过不同的运算方法，实现变量之间实数代数运算。同时考虑已有的技术水平，考虑环境复杂程度，考虑重要程度，考虑任务情况；通过自身特点进行科学管理，不断应用到我国油田开采后期的工作当中。随着含水率逐年增加，油田状况复杂，驱油方式由原来的水驱，发展到水驱、聚驱和三元复合驱，一些低渗透油田也开始开发生产。这些不同的驱油方式以及低渗透油田的特殊性，直接影响到抽油机驴头悬点载荷的计算及机型选择，在今后的生产中，科学管理将会突出在软件使用上，通过软件的使用对当前油田生产的动态静态分析，对抽油井的不同方面的系统优化，通过科学分析，建立模型，有效管理来促进效率增加，成本节约。
结语
从对设备本身的分析和创新科技管理，从对外部环境和内部环境分析，从多种抽油机设备等全方面的考虑，通过各种科学计算，软件设备等，可以建设一个完善的抽油机井系统，再利用多种抽油机原理，利用维护系统，可更大程度提高抽油机效率，节约成本。
参考文献
[1]翟常枫.从节能设计入手提高抽油机系统效率[J].内蒙古石油化工，2012.