浅析机采系统效率技术在某油田的推广与应用课件.ppt
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- 浅析 系统 效率 技术 油田 推广 应用 课件
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1、目目 录录一、概述一、概述二、机械采油系统效率设计的原理二、机械采油系统效率设计的原理 三、理论研究及计算公式三、理论研究及计算公式四、现场应用效果分析四、现场应用效果分析五、经济效益分析五、经济效益分析 六六、结论及探讨结论及探讨一、概述一、概述 应用抽油机井生产系统目的是将地面能量应用抽油机井生产系统目的是将地面能量传送给井筒中的油层产出流体使其被举升至地传送给井筒中的油层产出流体使其被举升至地面,整个系统的工作过程围绕能量传递和转化面,整个系统的工作过程围绕能量传递和转化而进行,而在能量的传递和转化的每一环节均而进行,而在能量的传递和转化的每一环节均会产生一定的能量损失。提高抽油机井生产
2、系会产生一定的能量损失。提高抽油机井生产系统效率和效益是当前形势下的每一个油田生产统效率和效益是当前形势下的每一个油田生产的重要研究课题。抽油机井系统效率是抽油机的重要研究课题。抽油机井系统效率是抽油机井的节能降耗与经济效益、油田的技术装备与井的节能降耗与经济效益、油田的技术装备与技术管理水平等多方面的综合反映。目前我国技术管理水平等多方面的综合反映。目前我国一、概述一、概述 抽油机井生产系统应用广泛,且系统效率低,影抽油机井生产系统应用广泛,且系统效率低,影响着油气田的开发效益。因此,针对油藏地质与响着油气田的开发效益。因此,针对油藏地质与流体特点,运用系统工程理论和方法,以经济效流体特点,
3、运用系统工程理论和方法,以经济效益和系统效率为目标,分析抽油机井生产状况,益和系统效率为目标,分析抽油机井生产状况,研究抽油机井生产系统的合理工作参数设计和设研究抽油机井生产系统的合理工作参数设计和设备配置以及节能降耗,是油田高效生产的重要途备配置以及节能降耗,是油田高效生产的重要途径之一。系统效率是抽油机井经济运行的综合评径之一。系统效率是抽油机井经济运行的综合评价指标,是机采能耗评价的主要标志。其目的就价指标,是机采能耗评价的主要标志。其目的就是起到减少泵和油管漏失的作用;采用高性能的是起到减少泵和油管漏失的作用;采用高性能的一、概述一、概述 地面及井下设备以及优化的设计参数来减少各种地面
4、及井下设备以及优化的设计参数来减少各种功率损失,从而达到节能降耗的目的;延长设备功率损失,从而达到节能降耗的目的;延长设备使用寿命、减少设备投资和维护费用支出来提高使用寿命、减少设备投资和维护费用支出来提高经济效益和油田的管理水平。辽河油田分公司某经济效益和油田的管理水平。辽河油田分公司某采油厂已经连续四年规模实施该项目采油厂已经连续四年规模实施该项目,先后实施先后实施了了490490多井次。根据最新调查,我全厂的平均系多井次。根据最新调查,我全厂的平均系统效率仅为统效率仅为14%-19%14%-19%,远低于全国的平均系统效,远低于全国的平均系统效率率26%26%这个指标。因此我们引进了这个
5、指标。因此我们引进了一种有杆泵一种有杆泵机械采油参数确定方法机械采油参数确定方法的能耗最低设计软,的能耗最低设计软,一、概述一、概述 实际应用后系统效率大幅度提高了。系统效率由优化前的19.34%提高到了29.8%,平均单井系统效率提高10%以上;单井平均日产液由优化前14.6t/d提高到17.0t/d,单井平均提高了2.4 t/d;输入功率由优化前的6.44KW下降到4.85KW,单井平均耗电下降了1.59KW;平均单井有功节电率达25%以上的显著效果。一方面采用高性能的地面及井下设备以及能耗最低系统优化设计参数来减少各种功率损失,从而达到一、概述一、概述 节能降耗的目的;另一方面能够延长节
6、能降耗的目的;另一方面能够延长油井检泵周期,降低作业成本,并减油井检泵周期,降低作业成本,并减少井下作业占井时间而增产原油;减少井下作业占井时间而增产原油;减少设备投资和维护费用支出来提高经少设备投资和维护费用支出来提高经济效益和油田的管理水平,提高抽油济效益和油田的管理水平,提高抽油机井生产系统的效率、达到节能降耗机井生产系统的效率、达到节能降耗的目的。的目的。目目 录录一、概述一、概述二、机械采油系统效率设计的原理二、机械采油系统效率设计的原理 三、理论研究及计算公式三、理论研究及计算公式四、现场应用效果分析四、现场应用效果分析五、经济效益分析五、经济效益分析 六六、结论及探讨结论及探讨二
7、、机械采油系统效率设计的原理二、机械采油系统效率设计的原理机械采油系统效率,是机械采油的有效功率与输入机械采油系统效率,是机械采油的有效功率与输入功率的比值。也就是对每吨液量在功率的比值。也就是对每吨液量在100100米举升高度的米举升高度的相对能耗的评价。采用以能量消耗最低或以机采成相对能耗的评价。采用以能量消耗最低或以机采成本最低为原则的机采参数确定方法,利用计算机实本最低为原则的机采参数确定方法,利用计算机实现的机采参数优化设计方法。其计算公式如下:现的机采参数优化设计方法。其计算公式如下:P有86400Q H有 gP有P入二、机械采油系统效率设计的原理二、机械采油系统效率设计的原理 设
8、计原理:是将有杆泵抽油系统输入功率合理的设计原理:是将有杆泵抽油系统输入功率合理的划分为几个部分,并确定了各种功率的函数关系式,划分为几个部分,并确定了各种功率的函数关系式,明确了输入功率、机采效率同各种功率的关系,确明确了输入功率、机采效率同各种功率的关系,确定了油井检泵周期同其相关因素的函数关系式。通定了油井检泵周期同其相关因素的函数关系式。通过过1616项已知动、静态参数,设计出包括抽油机、电项已知动、静态参数,设计出包括抽油机、电机型号、皮带轮轮径、管径、杆柱钢级、杆柱组合、机型号、皮带轮轮径、管径、杆柱钢级、杆柱组合、冲程、冲次、泵径和泵挂等冲程、冲次、泵径和泵挂等8 8项检、下泵技
9、术参数,项检、下泵技术参数,根据上述设计结果编制出现场施工方案。根据上述设计结果编制出现场施工方案。二、机械采油系统效率设计的原理二、机械采油系统效率设计的原理与采用与采用APIAPI标准或采油工艺原理为理论依据标准或采油工艺原理为理论依据所设计的不同采油参数相比,经过大庆油田、所设计的不同采油参数相比,经过大庆油田、华北油田、江苏油田、胜利油田、辽河油田华北油田、江苏油田、胜利油田、辽河油田连续连续5 5年规模化实施验证,该项技术能在原年规模化实施验证,该项技术能在原有的系统效率基础上再提高系统效率有的系统效率基础上再提高系统效率10%10%以以上,确属目前国内先进水平。上,确属目前国内先进
10、水平。目目 录录一、概述一、概述二、机械采油系统效率设计的原理二、机械采油系统效率设计的原理 三、理论研究及计算公式三、理论研究及计算公式四、现场应用效果分析四、现场应用效果分析五、经济效益分析五、经济效益分析 六、结论及探讨六、结论及探讨三、理论研究及计算公式三、理论研究及计算公式3.1 3.1 系统效率实现率的概念系统效率实现率的概念 系统效率实现率(用系统效率实现率(用R R表示)定义为抽油机井在目前的生产表示)定义为抽油机井在目前的生产条件下的系统效率值(用条件下的系统效率值(用表示)与在主要设备表示)与在主要设备-抽油机不变的抽油机不变的情况下完成相同的生产目标理论上能够实现的最佳的
11、系统效率值情况下完成相同的生产目标理论上能够实现的最佳的系统效率值(用(用bestbest表示)之比,定义式如下:表示)之比,定义式如下:R=/bestR=/best100%100%从系统效率实现率的定义可以看出,对生产相对稳定的同从系统效率实现率的定义可以看出,对生产相对稳定的同一油井或同一油田,其最佳的系统效率值是变化不大的,系统效一油井或同一油田,其最佳的系统效率值是变化不大的,系统效率实现率的高低主要取决于该井或该油田系统效率的高低,因而率实现率的高低主要取决于该井或该油田系统效率的高低,因而系统效率实现率直接反映了该油井或油田的系统效率管理水平。系统效率实现率直接反映了该油井或油田的
12、系统效率管理水平。三、理论研究及计算公式三、理论研究及计算公式 由系统效率实现率的定义,得到由系统效率实现率的定义,得到1-R=(best-1-R=(best-)/best)/best,该等式右边代表了最佳系统效率值与目前,该等式右边代表了最佳系统效率值与目前系统效率值的差距与最佳系统效率值的比值,也等于生系统效率值的差距与最佳系统效率值的比值,也等于生产目标一致的情况下的实施提高系统效率的最佳节电率。产目标一致的情况下的实施提高系统效率的最佳节电率。因此一口油井或一个油田的系统效率实现率也直接反映因此一口油井或一个油田的系统效率实现率也直接反映了该油井或油田的提高系统效率的潜力大小。了该油井
13、或油田的提高系统效率的潜力大小。三、理论研究及计算公式三、理论研究及计算公式 在系统效率实现率定义中,系统效率在系统效率实现率定义中,系统效率受很多因素受很多因素的影响,同样地,系统效率最佳值的影响,同样地,系统效率最佳值bestbest也受这些因素的也受这些因素的影响,比值关系使得系统效率实现率影响,比值关系使得系统效率实现率R R排除了各井自身因排除了各井自身因素的影响,从而使各抽油井在系统评价中具有一样的起点。素的影响,从而使各抽油井在系统评价中具有一样的起点。由此我们可以用系统效率实现率这一个指标进行单井、区由此我们可以用系统效率实现率这一个指标进行单井、区块、采油队、采油厂和油公司之
14、间的系统效率管理水平的块、采油队、采油厂和油公司之间的系统效率管理水平的评比。这将使系统效率管理工作变得科学、公平而简单。评比。这将使系统效率管理工作变得科学、公平而简单。三、理论研究及计算公式三、理论研究及计算公式 3.2 3.2 系统效率实现率的计算方法系统效率实现率的计算方法 系统效率实现率的定义中,目前的生产条件下的系统效率实现率的定义中,目前的生产条件下的系统效率值可以按行业标准测试得出,不具备测试条系统效率值可以按行业标准测试得出,不具备测试条件也可按某一方法预测得出。系统效率实现率计算的件也可按某一方法预测得出。系统效率实现率计算的核心是如何科学预测在主要设备核心是如何科学预测在
15、主要设备-抽油机不变的情况下抽油机不变的情况下完成相同的生产目标理论上能够实现的最佳的系统效完成相同的生产目标理论上能够实现的最佳的系统效率值。江苏油田经过多年研究与实践验证,在系统效率值。江苏油田经过多年研究与实践验证,在系统效率预测方面形成了一套完整、有效的专利技术。率预测方面形成了一套完整、有效的专利技术。三、理论研究及计算公式三、理论研究及计算公式 按照按照“一种有杆泵机械采油工艺参数确定方法一种有杆泵机械采油工艺参数确定方法”专专利技术,对一口在一定的产液量、动液面、油套压的利技术,对一口在一定的产液量、动液面、油套压的前提下的抽油机井,其电机输入功率可以划分为有效前提下的抽油机井,
16、其电机输入功率可以划分为有效功率、地面损失功率、井下粘滞损失功率、井下滑动功率、地面损失功率、井下粘滞损失功率、井下滑动损失功率、溶解气膨胀功率五部分,输入功率及系统损失功率、溶解气膨胀功率五部分,输入功率及系统效率可按下列公式进行预测:效率可按下列公式进行预测:(1 1)地面损失功率:)地面损失功率:(1)(1)()(2du1dudu knsFF knsFFPP三、理论研究及计算公式三、理论研究及计算公式 (2 2)粘滞损失功率:)粘滞损失功率:(2)(2)式中式中 iliili为将下泵深度均分为为将下泵深度均分为N N段,每段油管中的段,每段油管中的液体的平均粘度与对应油管长度的乘积之和,
17、它反映油管液体的平均粘度与对应油管长度的乘积之和,它反映油管中液体粘度随深度变化对粘滞损失功率的影响,其影响因中液体粘度随深度变化对粘滞损失功率的影响,其影响因素有油层温度、井口温度、原油析蜡温度、产液量、含水素有油层温度、井口温度、原油析蜡温度、产液量、含水率及脱气原油粘度,其函数关系为率及脱气原油粘度,其函数关系为1mlnm1m1mlns1.5P222N1iii223r三、理论研究及计算公式三、理论研究及计算公式 iliili=C1=C1 0(ti0(titw)+C2tw)+C2 0Ql(1-fw)(tw0Ql(1-fw)(twtttt)+C3 +C3 0(-fw2+1.2 fw)+C4
18、0(-fw2+1.2 fw)+C4 (3 3)由于从井底到井口各深度点所对应的地层温度由于从井底到井口各深度点所对应的地层温度是逐渐降低的,原油粘度也必然随着温度的变化而是逐渐降低的,原油粘度也必然随着温度的变化而变化。变化。三、理论研究及计算公式三、理论研究及计算公式反映温度变化对粘滞损失功率的影响的主要变量是反映温度变化对粘滞损失功率的影响的主要变量是井口温度,其影响因素有油层温度、地表温度、产井口温度,其影响因素有油层温度、地表温度、产液量、含水率、动液面及膨胀功率,其函数关系为液量、含水率、动液面及膨胀功率,其函数关系为:tttt=K1=K1(Ql+0.72 Ql fwQl+0.72
19、Ql fw)()(ti-t0ti-t0)+K2+K2(Ql+0.72 Ql+0.72 Ql fwQl fw)H+K3Pe+K4 H+K3Pe+K4 (4 4)三、理论研究及计算公式三、理论研究及计算公式(3 3)滑动损失功率:)滑动损失功率:(4 4)膨胀功率:)膨胀功率:当当PsPbPsPb且且Pw PbPw Pb时时 (5 5)2kknsLgqfP110110ln86400510ewbboPPPQP(6)(6)三、理论研究及计算公式三、理论研究及计算公式当PsPb且PwPb 时 Pe=0 (7 7)当Ps Pw时当PwPs且PsPb时 Pe=0 (9)110110ln8640010wsso
20、5ePPPQP(8)(8)三、理论研究及计算公式三、理论研究及计算公式(5)(5)有效功率:有效功率:(6)(6)产液量、输入功率及系统效率:产液量、输入功率及系统效率:Pi=Pu+Pr+Pk+Pef-PePi=Pu+Pr+Pk+Pef-Pe (12)(12)=Pef=Pef/Pi /Pi =Pef/(Pu+Pr+Pk+Pef-Pe =Pef/(Pu+Pr+Pk+Pef-Pe)(13)(13)ghQPlfe864001(10)(10)p2l4gsnDQ(11)(11)三、理论研究及计算公式三、理论研究及计算公式 式中式中 PuPu为地面损失功率,为地面损失功率,kWkW;FuFu和和FdFd为
21、光杆在为光杆在上、下冲程中的平均载荷,上、下冲程中的平均载荷,kNkN;s s为冲程,为冲程,m m;n n为冲数,为冲数,1/min1/min;PdPd为电机空载功率,为电机空载功率,kWkW;k1k1、k2k2分别为传输功率、光杆功率的传导系数;分别为传输功率、光杆功率的传导系数;PrPr为为粘滞损失功率,粘滞损失功率,kWkW;ii为第为第i i段液体粘度,段液体粘度,mPa.smPa.s;lili为第为第i i段油管长度,段油管长度,m m;m m为管径杆径比,为管径杆径比,无因次;无因次;ti,tt,t0,twti,tt,t0,tw分别为地层温度、井口油分别为地层温度、井口油温、地表
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