论文部分内容阅读
【摘要】当前我国较为普遍采用的采油方式仍然以机械采油系统为主，这种采油方式在使用上尽管具有低成本经济性优势，并且操作与维护都比较简单。然而，不可否认的是，机械采油方式的应用也呈现出低效率的特性，这会导致资源在一定程度上发生浪费，因而有必要结合经济性与高效率两个准则，对采油系统效率的提升进行必要的改进。在这种背景下，本文首先概述了提高采油系统效率的意义，进而分析了采油系统效率提升的背景与指导思路，在考虑各种效率影响因子的前提下，提出了相应的改进建议，以求为石油生产行业更好的进行采油系统的效率提升改进提供必要的借鉴与参考。
【关键词】采油系统；效率；提升；理论研究；应用；建议
一、引言
当前我国主要的采油方式为机械化采油，在机械化采油系统的运转过程中，又充分使用了有杆泵的抽油系统来完成相应工作，其所采用的功率主要包括了有效与无用两种水平。在两种功率当中，无用功率又可以进行细分，涵盖了来自于地面损失方面的功率，油井下方出现粘滞现象而损失的功率、油井发生滑动而损失的功率，以及由溶解气体发生膨胀作用而损失的功率四个主要类别。从提升采油系统效率来看，有必要采用科学的方式，来提炼出这些损失功率所产生的原因所在，进而采用有针对性的方式来进行系统的改进，从而有效的减少损失功率发生的几率，进而进行最大限度的排除无效率因子，提升机械化采油系统的综合使用效率。本文以下几部分将紧密结合这一视角，对于如何有效提升采油系统效率给出了相应的建议。
二、采油系统效率提升的背景与指导思路
由于当前我国大多数的采油系统是应用了机械化的模式，并且有杆泵抽油方式更是得到了最广泛的应用。从生产效率来看，有杆泵抽油方式是一种效率较为低下的方式，有必要进行实时的改进。然而，限于经济、技术等方面的影响，对于有杆泵方式进行彻底的替换并非是当前较为有效的方式。从有杆泵抽油方式的运行机理来看，其是采用往复抽汲的方法来进行石油的生产。总的来说，这种方式在操作原理上十分简单，容易操作，并且在出现问题之后，不需要投入大量的资金来加以维护，在修理过程中具有十分显著的经济性。由于有杆泵设备的整体造价较为低廉，因而尽管生产效率不高，但从整个生产过程的使用上，还是具有自身的经济性特点。
与这种经济性较好的模式相对应的就是有杆泵设备的生产效率不高的问题，这无疑也极大的限制了这种设备的使用价值。在有杆泵设备的使用过程中，不可避免的会产生生产费用上升、成本控制不利、资源发生浪费的现象。从这个角度来说，进行必要的科学改进，从而提升机械采油方式的综合效率。在整个的改进过程中，应当将实现相应的经济目标作为主要的改进标准，在实现经济性的前提下，对于机械采油设备的相应参数进行改进与重新组合。基本来看，采油系统效率低下的原因主要由两个原因所致，也即机械耗能与能量消耗。这两种方式并非孤立存在，而是具有一定的联系。通常来说，如果机械耗能的水平较高，则同时也意味着能量消耗的水平较高，反之也可推出同样的结果。因此，为了有效的研究机械采油系统效率的提升措施，还必须以降低能量消耗水平为指导思想，将经济性与低耗能进行结合，从而完成系统的设计改进。
三、影响采油系统效率的因素
一是地面损失功率深井泵生产过程中，地面抽油机和电机所损耗的功率称作地面损失功率。地面损失功率主要取决于光杆在上冲程中的平均载荷、光杆在下冲程中的平均载荷、光杆功率、冲程、冲次、电机空载功率。
二是粘滞损失功率深井泵生产过程中，被举升的液体因与油管、抽油杆发生摩擦而损耗的功率称作粘滞损失功率。在深井泵运行的上冲程中，粘滞损失功率发生在液柱与油管壁之间；在下冲程中，粘滞损失功率发生在液柱与抽油杆之间。粘滞损失功率取决于举升过程中各段液体粘度、泵挂、管径、杆径、冲程、冲次这6个因素。
三是由于滑动所带来的功率损失主要是由于抽油杆在工作过程中，与油管发生不必要的摩擦导致。除此之外，泵柱塞与泵筒之间的摩擦作用也会产生效率的损失，这部分损失也可被归类于滑动损失的范畴。从滑动损失的影响因子来看，这主要受制于井斜的水平轨迹所拥有的长度水平、泵自身所具有冲程、冲次与抽油杆重度、杆管材质等5个方面的因素。
四是溶解气体在膨胀过程中，由于自身所接收到的压力的大小出现降低的状况，导致其从原油中大量的析出，从而发生液态转化为气态的状态转变。这种状态的变化使得物质自身所具有的能量水平也呈现出降低的状况，也即所谓的内部能量降低。除此之外，转化过程中也会出现一部分体积膨胀能量，这又直接作用于提升系统。这种状况所产生的功率也就是所谓的膨胀功率，这一功率的影响因子主要包括原油产量、原油饱和压力、溶解气的溶解系数、沉没压力和井口油压五个方面。
五是有效功率。在一定扬程下，将一定排量的井下液体提升到地面所需要的功率称作有效功率。也就是说能够将所消耗的能量转为实际生产量的那部分机械功率。
四、提高采油系统效率的设计建议
对于采油系统效率的设计应当遵循如下的假设条件，也即油井的总体生产量保持在较为稳定的水平，这也就是指油井的动态页面是保持在稳定状态的。这个稳定状态必须是在产油量、动态页面及油套所产生的压力都维持在一定水平的前提下实现的。
根据上述假设，具体的设计规划建议包括着如下的几个步骤：一是将各种管径、各种杆柱钢级、各种泵径与各种泵挂（对应科学的杆柱组合）、各种冲程、各种冲次一一组合，每一种组合对应着一种机采系统效率，即对应着一种能量消耗和一种管、杆、泵的投入与年度损耗。二是根据一定的计算方法计算出每一种机采参数组合所对应的输入功率，计算出每一种组合相应的年度耗电费用，根据各种管柱、各种杆柱、各种泵的价格，计算出每一种组合相应的年度机械损耗值，并考虑一次性投资的年利息。合计出每一组机采参数所对应的机采年耗成本。三是以输入功率最低者或年耗成本最低者为所选择的机采参数，包括管径、管长、杆柱钢级、泵径、泵挂深度、杆柱组合、冲程、冲次等。
五、小结
总体而言，借助于对各无功率因子的研究探讨，能够确保对于各类采油系统参数的优化配置，从而使得各种无功率因素得到有效的控制与处理，这极大的降低了无用功率影响因素对机采效率的影响作用，在一定程度上提高了有杆泵采油机械系统的开采效率。这种理论层面的改进方式已经为实践界所广泛借鉴，也取得了较为可观的效果。
参考文献
[1]张齐鸣，刘松林，郭鹏，李兴.提高机采系统效率 改善低渗油田开发效果[J].石油科技论坛，2007（04）
[2]王利成，郭登明.定向井、超深井和稠油井采用连续抽油杆采油分析[J].长江大学学报（自科版）理工卷，2007（02）
[3]薛建泉，陈德春，彭元东.无油管有杆泵井举升工艺设计技术[J].广西大学学报（自然科学版），2006（03）
[4]杨自栋，顾国庆.偏心环空轴向流动的级数解及其流量计算[J].淄博学院学报（自然科学与工程版），2002（04）
[5]陈文文，石峻，檀朝东，黄世军，韩国庆.采油工程课程设计教学信息管理系统的研发及应用[J].中国石油和化工，2009（10）
【关键词】采油系统；效率；提升；理论研究；应用；建议
一、引言
当前我国主要的采油方式为机械化采油，在机械化采油系统的运转过程中，又充分使用了有杆泵的抽油系统来完成相应工作，其所采用的功率主要包括了有效与无用两种水平。在两种功率当中，无用功率又可以进行细分，涵盖了来自于地面损失方面的功率，油井下方出现粘滞现象而损失的功率、油井发生滑动而损失的功率，以及由溶解气体发生膨胀作用而损失的功率四个主要类别。从提升采油系统效率来看，有必要采用科学的方式，来提炼出这些损失功率所产生的原因所在，进而采用有针对性的方式来进行系统的改进，从而有效的减少损失功率发生的几率，进而进行最大限度的排除无效率因子，提升机械化采油系统的综合使用效率。本文以下几部分将紧密结合这一视角，对于如何有效提升采油系统效率给出了相应的建议。
二、采油系统效率提升的背景与指导思路
由于当前我国大多数的采油系统是应用了机械化的模式，并且有杆泵抽油方式更是得到了最广泛的应用。从生产效率来看，有杆泵抽油方式是一种效率较为低下的方式，有必要进行实时的改进。然而，限于经济、技术等方面的影响，对于有杆泵方式进行彻底的替换并非是当前较为有效的方式。从有杆泵抽油方式的运行机理来看，其是采用往复抽汲的方法来进行石油的生产。总的来说，这种方式在操作原理上十分简单，容易操作，并且在出现问题之后，不需要投入大量的资金来加以维护，在修理过程中具有十分显著的经济性。由于有杆泵设备的整体造价较为低廉，因而尽管生产效率不高，但从整个生产过程的使用上，还是具有自身的经济性特点。
与这种经济性较好的模式相对应的就是有杆泵设备的生产效率不高的问题，这无疑也极大的限制了这种设备的使用价值。在有杆泵设备的使用过程中，不可避免的会产生生产费用上升、成本控制不利、资源发生浪费的现象。从这个角度来说，进行必要的科学改进，从而提升机械采油方式的综合效率。在整个的改进过程中，应当将实现相应的经济目标作为主要的改进标准，在实现经济性的前提下，对于机械采油设备的相应参数进行改进与重新组合。基本来看，采油系统效率低下的原因主要由两个原因所致，也即机械耗能与能量消耗。这两种方式并非孤立存在，而是具有一定的联系。通常来说，如果机械耗能的水平较高，则同时也意味着能量消耗的水平较高，反之也可推出同样的结果。因此，为了有效的研究机械采油系统效率的提升措施，还必须以降低能量消耗水平为指导思想，将经济性与低耗能进行结合，从而完成系统的设计改进。
三、影响采油系统效率的因素
一是地面损失功率深井泵生产过程中，地面抽油机和电机所损耗的功率称作地面损失功率。地面损失功率主要取决于光杆在上冲程中的平均载荷、光杆在下冲程中的平均载荷、光杆功率、冲程、冲次、电机空载功率。
二是粘滞损失功率深井泵生产过程中，被举升的液体因与油管、抽油杆发生摩擦而损耗的功率称作粘滞损失功率。在深井泵运行的上冲程中，粘滞损失功率发生在液柱与油管壁之间；在下冲程中，粘滞损失功率发生在液柱与抽油杆之间。粘滞损失功率取决于举升过程中各段液体粘度、泵挂、管径、杆径、冲程、冲次这6个因素。
三是由于滑动所带来的功率损失主要是由于抽油杆在工作过程中，与油管发生不必要的摩擦导致。除此之外，泵柱塞与泵筒之间的摩擦作用也会产生效率的损失，这部分损失也可被归类于滑动损失的范畴。从滑动损失的影响因子来看，这主要受制于井斜的水平轨迹所拥有的长度水平、泵自身所具有冲程、冲次与抽油杆重度、杆管材质等5个方面的因素。
四是溶解气体在膨胀过程中，由于自身所接收到的压力的大小出现降低的状况，导致其从原油中大量的析出，从而发生液态转化为气态的状态转变。这种状态的变化使得物质自身所具有的能量水平也呈现出降低的状况，也即所谓的内部能量降低。除此之外，转化过程中也会出现一部分体积膨胀能量，这又直接作用于提升系统。这种状况所产生的功率也就是所谓的膨胀功率，这一功率的影响因子主要包括原油产量、原油饱和压力、溶解气的溶解系数、沉没压力和井口油压五个方面。
五是有效功率。在一定扬程下，将一定排量的井下液体提升到地面所需要的功率称作有效功率。也就是说能够将所消耗的能量转为实际生产量的那部分机械功率。
四、提高采油系统效率的设计建议
对于采油系统效率的设计应当遵循如下的假设条件，也即油井的总体生产量保持在较为稳定的水平，这也就是指油井的动态页面是保持在稳定状态的。这个稳定状态必须是在产油量、动态页面及油套所产生的压力都维持在一定水平的前提下实现的。
根据上述假设，具体的设计规划建议包括着如下的几个步骤：一是将各种管径、各种杆柱钢级、各种泵径与各种泵挂（对应科学的杆柱组合）、各种冲程、各种冲次一一组合，每一种组合对应着一种机采系统效率，即对应着一种能量消耗和一种管、杆、泵的投入与年度损耗。二是根据一定的计算方法计算出每一种机采参数组合所对应的输入功率，计算出每一种组合相应的年度耗电费用，根据各种管柱、各种杆柱、各种泵的价格，计算出每一种组合相应的年度机械损耗值，并考虑一次性投资的年利息。合计出每一组机采参数所对应的机采年耗成本。三是以输入功率最低者或年耗成本最低者为所选择的机采参数，包括管径、管长、杆柱钢级、泵径、泵挂深度、杆柱组合、冲程、冲次等。
五、小结
总体而言，借助于对各无功率因子的研究探讨，能够确保对于各类采油系统参数的优化配置，从而使得各种无功率因素得到有效的控制与处理，这极大的降低了无用功率影响因素对机采效率的影响作用，在一定程度上提高了有杆泵采油机械系统的开采效率。这种理论层面的改进方式已经为实践界所广泛借鉴，也取得了较为可观的效果。
参考文献
[1]张齐鸣，刘松林，郭鹏，李兴.提高机采系统效率 改善低渗油田开发效果[J].石油科技论坛，2007（04）
[2]王利成，郭登明.定向井、超深井和稠油井采用连续抽油杆采油分析[J].长江大学学报（自科版）理工卷，2007（02）
[3]薛建泉，陈德春，彭元东.无油管有杆泵井举升工艺设计技术[J].广西大学学报（自然科学版），2006（03）
[4]杨自栋，顾国庆.偏心环空轴向流动的级数解及其流量计算[J].淄博学院学报（自然科学与工程版），2002（04）
[5]陈文文，石峻，檀朝东，黄世军，韩国庆.采油工程课程设计教学信息管理系统的研发及应用[J].中国石油和化工，2009（10）