抽油机井系统效率测试.ppt

抽油机井系统效率测试计算与分析,二一二年七月,目 录,第一章 简要介绍,第二章 定义、术语,第三章 抽油泵,第四章 示功图分析,第五章 指标要求,第六章 测试与计算,目录,第七章 注意事项,第一章 简要介绍,1底座 2支架 3悬绳器 4驴头 5游梁 6横梁轴承座7横梁 8连杆 9曲柄销装置 10曲柄装置 11减速器12刹车保险装置 14电动机 15配电箱,第一章 简要介绍,游梁式抽油机代号,CYJ 常规型,CYJQ 前置型,悬点额定载荷,光杆最大冲程,平衡方式,减速器额定扭矩,减速器结构型式代号H-圆弧齿轮,B曲柄平衡,Q气动平衡,F复合平衡,Y-游梁平衡,抽油机代号的表示,第一章 简要介绍,主要工作参数：泵径、冲程、冲次。泵径：指深井泵活塞直径的名义尺寸。冲程：一般指光杆在上、下死点间的移动距离。有效冲程是指活塞在泵筒中一行程的长度。冲次：驴头每分钟上、下运动的次数。,如何选择合理工作参数：当抽油机已选定，并且设备能力足够大时，在保证产量的前提下，应以获得最高的泵效为基本出发点来调整参数。在保证活塞直径、冲程、冲次的乘积不变时，可任意调整3个参数。但冲程、冲次、活塞的组合不同时，冲程损失不同。一般采用小泵径、大冲程、小冲次，可减小气体对泵效的影响；对油比较稠的井，一般采用大泵径、大冲程、低冲次；对连抽带喷井则选用大冲次快速抽汲，增强诱喷作用。,第一章 简要介绍,筛管和丝堵是防止有异物进泵。,井下管柱图,第一章 简要介绍,动液面：抽油机井在生产过程中油套管环形空间中的液面深度叫动液面。（动液面深度：表示井口到动液面的距离）静液面：抽油井关井后，油套管环形空间中的液面逐渐上升到一定位置，而且稳定下来，这时的液面的深度叫静液面。（静液面深度：从井口到液面的距离）沉没度：泵深与动液面的差值。,L:下泵深度（泵挂）Lf:动液面深度Ls:静液面深度hs:沉没度,第一章 简要介绍,机械采油井的输入功率：拖动机械采油设备的电动机的输入功率。抽油机井的光杆功率：光杆提升液体并克服井下各种阻力所消耗的功率。抽油机井的地面效率：光杆功率与电动机输入功率的比值，以百分数表示。井下效率：抽油机井的有效功率与光杆功率的比值。系统效率：有效功率与输入功率的比值。,第二章 定义、术语,抽油机井的井下效率：抽油机井的有效功率与光杆功率的比值，以百分数表示。机械采油井的系统效率：机械采油井的有效功率与输入功率的比值，以百分数表示。机械采油井的平均系统效率：各种机械采油井总输了功率与输入功率的比值，以百分数表示。有功功率-电能用于做功被消耗，它们转化为热能、光能、机械能或化学能等，称为有功功率；又叫平均功率。交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，以字母P表示，单位瓦特。,第二章 定义、术语,无功功率 许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的无功并不是无用的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。无功功率单位为乏(var)。视在功率在电工技术中，将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积，称为视在功率（apparent power），记为S=UI。显然，只有单口网络完全由电阻混联而成时，视在功率才等于平均功率，否则，视在功率总是大于平均功率（即有功功率），也就是说，视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。为以示区别，视在功率不用瓦特（W）为单位，而用伏安（VA）或千伏安（KVA）为单位。,第二章 定义、术语,功率因数，在交流电路中，电压与电流之间的相位差()的余弦叫做功率因数，用符号cos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos=P/S。有效功率-将井内液体输送到地面所需要的功率。有效功率液量（m3/d）有效扬程液密9.81 86400有效扬程动液面深度（油压-套压）1000（油管吸入深度-动液面深度）（液密-油密）混合液密度9.81 液密油机平衡度：下行电流与上行电流之比，以百分数表示。泵排量系数（泵效）：实际产液量与理论排量的比值。功力装置利用率：输入功率（有功功率）与额定功率的比值，以百分数表示。,第二章 定义、术语,1游动凡尔 2活塞 3衬套 4固定凡尔,第三章 抽油泵,第三章 抽油泵,第三章 抽油泵,深井泵的活塞在做往复运动：1、当活塞到达下死点开始上行程的瞬间，游动凡尔立即关闭，使活塞不连通。此时，光杆虽然在上移，但活塞相对于泵筒来说，实际未动，这样就画出AB斜直线。（图1）2、当弹性变形完毕光杆带动活塞开始上行（B点）固定凡尔打开，液体进入泵筒并充满活塞所让出的泵筒空间，此时，光杆处所承受的负载，仍和B点时一样没有变化，所以画出BC线。（图2）3、当活塞到达上死点，在转入下行程的瞬间，固定凡尔关闭，游动凡尔打开，活塞上下连通。此时，油管伸长，抽油杆柱缩短，光杆下行，活塞相对于泵筒没有移动，于是画出CD斜线。（图3）4、当弹性变形完毕，活塞下行，行程快接近死点时，固定凡尔关闭着，游动凡尔打开，此时活塞上下连通，光杆上只承受抽油杆在油中的重量，油管承受了全部液柱重量，光杆所受负荷不变，所以画出DA线。（图4）,第三章 抽油泵,示功图分析的目的,第四章 示功图分析,第四章 示功图分析,第四章 示功图分析,第四章 示功图分析,第四章 示功图分析,第四章 示功图分析,第四章 示功图分析,第四章 示功图分析,第四章 示功图分析,第四章 示功图分析,从功图上看主要表现在活塞下行时，从图上CD1线的变化情况来看，由于有个活塞压缩气体的过程，光杆卸载较正常卸载缓慢，到了D1点时，游动凡尔被打开。光杆载荷才降到最小理论值。因此，减载线CD1较增载线AB1平缓，成为一条向右下方弯曲的弧线。弧线曲率的大小，随着进入泵内气体压力的大小而变化。气体压力大，光杆卸载快，弧线曲率小。反之，曲率大。曲率中心位于弧线的右下方。这条弧线就是受气体影响的示功图的显著特征。（此类情况存在油气比大或液面高）,（1）,第四章 示功图分析,第四章 示功图分析,造成供液能力差的原因：1、深井泵的工作制度或抽汲参数组合不合理，泵的排出能力大于油层的供液能力，造成沉没度太小，液体充不满泵筒。（结合检泵加深、降冲次等措施）2、为防止砂、气体影响泵的正常工作，在泵的下边，接装的气锚、砂锚，当砂、蜡或砂蜡共同进入砂锚或气锚后，堵塞了部分或大部分进油孔道，致使液体进入泵筒的流动阻力增大、流量变小，动液面升高，液体来不及在泵的进油时间充满泵筒。,（2）供液不足示功图,第四章 示功图分析,供液不足示功图,第四章 示功图分析,吸入部分漏失是指固定凡尔球与凡尔座配合不严，凡尔座锥体装配不紧，凡尔罩内落入脏物或蜡卡着凡尔球等而造成漏失。特点：1、卸载线的倾角比泵正常工作时要小些，漏失量愈大，则倾角愈小；2、示功图的右上角的形状是比较尖的；3、示功图的左下角变圆，而且漏失愈严重，越要变得圆；4、增载线比卸载线陡。,2、吸入部分漏失,第四章 示功图分析,排出部分漏失示功图,第四章 示功图分析,4、吸入、排出部分漏失示功图,第四章 示功图分析,双漏失示功图,第四章 示功图分析,5、油管漏失示功图,第四章 示功图分析,第四章 示功图分析,6、出砂影响的示功图,第四章 示功图分析,7、油井结蜡的示功图,第四章 示功图分析,8、稠油井的示功图,此类功力图比较圆滑，肥大。,第四章 示功图分析,9、泵卡的示功图,解决办法：检泵解卡,第四章 示功图分析,10、活塞碰挂的示功图,第四章 示功图分析,11、杆断脱的示功图,第四章 示功图分析,解决方法：必须检泵,第四章 示功图分析,12、连抽带喷的示功图,（这样的井泵效高，套压比油压高）,第四章 示功图分析,本章规定了机械采油系统监测项目与指标要求，包括常见的抽油机井、潜油电泵井和螺杆泵井。监测项目的确定首先考虑了能综合反映能耗情况的系统效率；其次，针对机械采油电动设备负荷普遍偏小的实际，考虑了对电网损耗有较大影响的电动机功率因数；第三，考虑引入了对系统效率有主要影响，并且容易考核的几项指标做为系数引入到评价体系中，比如：平衡度、渗透率（油藏性质）、稠油稀油（原油性质）、井深等等。SY/T5264-2006 油田生产系统能耗测试和计算方法，不仅 增加了节能监测节能评价值，还对部分限定值的指标进行了修订。其中：对抽油机井来讲，将稀油井的限定值由20%下降为18%，调整了渗透率的修正系数，将特低渗透油田的修订系数由1.5调整到1.6，将低渗透油田的修订系数由1.3调整到1.4。对电泵井来讲，将电动机的功率因数节能监测限定值由0.70调整到0.72，将系统效率由25%调整到22%，取消了原标准中对电泵井排量系数的考核指标。,第五章 指标要求,抽油机井监测项目与指标要求监测项目与指标要求见表1。油田渗透率对机采井系统效率影响系数K 1见表2。泵挂深度对机采井系统效率影响系数K2见表3。,表1 抽油机井节能监测项目与指标要求,第五章 指标要求,表2 油田渗透率对机采井系统效率影响系数,表3 泵挂深度对机采井系统效率影响系数,第五章 指标要求,潜油电泵井监测项目与指标要求监测项目与指标要求见表4。,表4 潜油电泵井节能监测项目与指标要求,第五章 指标要求,螺杆泵井监测项目与指标要求监测项目与指标要求见表5。,表5 螺杆泵井节能监测项目与指标要求,第五章 指标要求,旋转悬绳器,提高系统效率工艺,低速电机,纳米润滑机油,低耗能抽油井,定位光杆密封器旋转井口,杆扶正器,大泵径,管扶正器,多功能气锚,长冲程,慢冲次,第六章 测试与计算,测试准备,1应选取正常生产的机械采油井为测试对象。2收集选定机械采油井的基础资料，包括井号、机械设备型号、泵挂深度、筛管（采油管柱的吸入口）深度等，斜井（定向井、水平井、斜直井、各种侧钻井）需要有井身轨迹数据。3 测试负责人应由熟悉本章并有测试经验的专业人员担任。4 应根据本章的有关规定，结合具体情况制定测试方案，并在测试前将测试方案提交被测单位。测试方案的内容应包括：a）测试任务和要求；b）测试项目；c）测点布置与所需仪表；d）人员组织与分工；e）测试进度安排等。,第六章 测试与计算,5 检查测试仪器，应满足本标准第4章的要求。测试后应对测试仪器的状况进行复核。6 按测试方案中测点布置的要求配置和安装测试仪器。7 全面检查被测机械采油井的运行工况是否正常，如有不正常现象应排除。8 参加测试的人员应经过培训，持证上岗。测试过程中测试人员不宜变动。,第六章 测试与计算,测试要求,1 检查测试仪器连接无误后，应按机械采油井的操作规定及程序进行启动，并待机械采油设备及井况正常后进行测试。2应保证输入功率、产液量、动液面深度、油管压力、套管压力、光杆载荷和光杆位移等主要参量同步测试。3 测试时间应不少于15分钟，测算数值的取值应具有代表性。,第六章 测试与计算,测试项目及测试方法,测试项目 机械采油井的测试项目如下：a）电参数：输入功率或电流、电压和功率因数；b）井口参数：油管压力、套管压力、产液量及含水率；c）井下参数：油井动液面深度；d）光杆参数：光杆载荷和光杆位移。测试方法1 输入功率测试 应使用满足4.5要求的仪器测试机械采油井的输入功率，将测试仪器按其相序对应接人配电箱电源输入端(见图1)。2 油井产液量测试 使用满足要求的产液量计量装置计量油井产液量。,第六章 测试与计算,油井含水率测试 井口取样应符合GB/T 4756，含水率测定应符合GB/T 260或GB/T 8929。油井井口油管压力和套管压力测试 在油井井口油管和套管上分别安装满足4.4要求的压力表测试油管压力和套管压力。油井动液面深度测试 在井口安装满足要求的回声仪，测试油井环空的液面深度。抽油机井光杆功率的测试 在抽油机悬绳器处按装满足要求的动力示功仪，测试抽油机的示功图，其测点位置见下图。,第六章 测试与计算,1电动机输入功率测点；2有效功率测点；3光杆功率测点图1 抽油机井系统效率测试布点位置和仪表连接示意图,第六章 测试与计算,第六章 测试与计算,第六章 测试与计算,机械采油井的输入功率用电能表法测量时，用下式计算输入功率：（1）当采用电量积累法测试变动负载的电动机输入功率时，用下式计算输入功率：（2）机械采油井的有效功率（3）有效扬程（4）当机械采油井的有效扬程小于零时，5.4的计算方法不适用。,第六章 测试与计算,5 油井液体密度当油井液体密度未能实际测得时，可采用公式（5）计算：（5）6 抽油机井的光杆功率（6）7 机械采油井的系统效率（7）8 抽油机井的地面效率（8）,第六章 测试与计算,9 抽油机井的井下效率（9）10 机械采油井系统平均效率计算(区块)区块某种机械采油井平均系统效率计算（10）某种机械采油井总的输入功率（11）机械采油井平均效率计算（12）,第六章 测试与计算,第七章 注意事项,第七章 注意事项,第七章 注意事项,计算结果不正常需注意核实录入数据：1、平衡度30%140%2、地面效率85%，核实光杆功率；井下效率85%，核实液面。3、系统效率50%，核实有效功率。4、泵排量系数0.9，核实泵径，产液量。,评价检测项目三相电流不平衡度：10%为合格三相电压不平衡度：1.5%为合格电压偏差：-10%6%为合格功率利用率：20%为合格,第七章 注意事项,分析方法及措施建议：1、采取间开的井：油层渗透性低，供液能力差，动液面接近泵入口处，所用抽油机已调到最小冲程、最小冲次，仍然供液不好的井可采取间开，以减少设备的磨损和电力的消耗。2、结合检泵加深井：泵效低，泵径偏大，动液面低，功图分析供液不足。3、定期收油井：含水大于97%，日产油 小于0.5t/d的井，功图分析泵工况良好的井。4、结合检泵优化工作参数：泵效低，泵径偏大，沉没度大于300米，功图分析泵良好的井。,第七章 注意事项,报告实例,第七章 注意事项,谢谢！,