2019年中國(guó)石油化工股份有限公司工作會(huì)議提出了“節(jié)能減排、綠色低碳”發(fā)展戰(zhàn)略。抽油機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)是中原油田主要耗能系統(tǒng)之一，耗電量占油田總耗電量的30%左右。抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率是抽油機(jī)井能源利用水平的重要經(jīng)驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)。對(duì)以抽油機(jī)井為主要生產(chǎn)方式的油田而言，實(shí)現(xiàn)降本增效的一個(gè)重要的途徑就是提高抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率。

六西格瑪管理是一套系統(tǒng)的業(yè)務(wù)改進(jìn)體系和管理模式，它通過運(yùn)用多種質(zhì)量工具實(shí)現(xiàn)對(duì)過程的改進(jìn)和完善。為有效提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率，采用精益六西格瑪管理方法，對(duì)影響系統(tǒng)效率的過程和環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。通過運(yùn)用過程分析、潛在失效模式分析、假設(shè)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等工具，進(jìn)一步挖掘現(xiàn)有生產(chǎn)過程的潛力，消除不良影響，以及提升過程能力，提高機(jī)采系統(tǒng)效率。

一、定義階段

中原油田某采油廠采油管理區(qū)作為節(jié)能示范區(qū)，先期對(duì)機(jī)采、注水、集輸系統(tǒng)進(jìn)行了整體能效測(cè)試評(píng)價(jià)工作，機(jī)采系統(tǒng)耗電占78.7%、注水系統(tǒng)耗電占15.9%、集輸系統(tǒng)耗電占5.3%，可看出機(jī)采系統(tǒng)耗電占示范區(qū)的耗電比重最大。實(shí)現(xiàn)機(jī)采系統(tǒng)效率的提升，是當(dāng)前節(jié)能示范區(qū)工作的重點(diǎn)。示范區(qū)目前平均系統(tǒng)效率為27.1%，與采油廠2010-2017年中最低平均機(jī)采系統(tǒng)效率相比，仍低3.5%。通過本次研究，力爭(zhēng)將整個(gè)示范區(qū)機(jī)采系統(tǒng)效率提高到30.6%，達(dá)到歷史平均最低水平。

二、測(cè)量階段

1、機(jī)采系統(tǒng)效率定義

根據(jù)GBT336532017《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法》的定義：機(jī)采系統(tǒng)效率是指機(jī)械采油系統(tǒng)的輸出功率與輸入功率的比值，它是評(píng)價(jià)機(jī)采系統(tǒng)用能水平的重要指標(biāo)。

2、影響機(jī)采系統(tǒng)效率的因素

抽油機(jī)井系統(tǒng)可分為地面、地下2個(gè)子系統(tǒng)，影響機(jī)采系統(tǒng)效率的因素也較多，按節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步細(xì)分為電機(jī)、皮帶、減速箱、四連桿、盤根盒、抽油桿、抽油泵、管柱共8個(gè)部分，抽油機(jī)井系統(tǒng)效率各節(jié)點(diǎn)影響因素如下圖所示。

3、FMEA潛在失效模式及后果分析

通過FMEA潛在失效模式對(duì)影響因子的逐一分析（見表1），嚴(yán)重度（S）、發(fā)生度（O）和探測(cè)度（D）三者數(shù)據(jù)之積（RPN）為FMEA結(jié)果，凡RPN值大于100的一律列為改善項(xiàng)。按RPN值高低篩選的重要因子有：平衡度、泵效、電動(dòng)機(jī)功率利用率、供液能力、電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)。

三、分析階段

通過對(duì)目前現(xiàn)狀分析，篩選出5個(gè)重點(diǎn)影響機(jī)采系統(tǒng)效率提高的因子，分別為不良電動(dòng)機(jī)利用率、不良電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)、不良平衡度、不良泵效、不良供液能力，下步對(duì)5個(gè)重要影響因子進(jìn)行影響程度的分析驗(yàn)證。

1、供液能力對(duì)系統(tǒng)效率的影響程度分析

通過回歸分析，P值小于0.05，說明供液能力對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率的影響度顯著;其影響度達(dá)到63.4%是非常關(guān)鍵的X，需要改善。

2、泵效對(duì)系統(tǒng)效率的影響程度分析

通過回歸分析，P值小于0.05，說明泵效對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率的影響度顯著;其影響度達(dá)到68.9%，是非常關(guān)鍵的X，需要改善。

3、電動(dòng)機(jī)功率利用率對(duì)系統(tǒng)效率的影響程度分析

通過回歸分析，P值小于0.05，說明電動(dòng)機(jī)功率利用率對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率的影響度顯著;其影響度達(dá)到20.3%，需要改善。

4、電機(jī)功率因數(shù)對(duì)系統(tǒng)效率的影響程度分析

通過回歸分析，P值為0.033，小于0.05，說明功這率因數(shù)對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率影響;其影響度達(dá)到4.5%。

5、平衡度對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率的影響程度分析

通過回歸分析，P值小于0.05，影響度為0，說明本次示范區(qū)抽油機(jī)平衡度現(xiàn)狀對(duì)系統(tǒng)效率直接影響度無顯著性。通過分析驗(yàn)證，泵效和供液能力對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率的影響最大（分別為68.9%和63.4%），其次是電機(jī)利用率（20.3%）和電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)（4.4%），平衡度無直接影響。

四、改進(jìn)階段

經(jīng)討論，對(duì)系統(tǒng)效率影響較小的不良電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)通過電容補(bǔ)償，即可達(dá)到合格評(píng)價(jià)指標(biāo)，因此可采取快速改善。分析階段通過對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率提高的影響因子的顯著性和貢獻(xiàn)率的分析，在改進(jìn)階段將進(jìn)一步確定影響因子X是如何影響系統(tǒng)效率Y的，當(dāng)X達(dá)到什么值時(shí)將會(huì)使Y達(dá)到最佳;以及影響因子X之間是否存在相互影響，并通過全因子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)獲得最佳改進(jìn)方案。

1、關(guān)鍵因子水平標(biāo)定

將影響系統(tǒng)效率的3個(gè)因子全部列入擬合模型，按計(jì)劃矩陣做實(shí)驗(yàn)，得到相應(yīng)數(shù)據(jù)記錄，共設(shè)計(jì)3個(gè)因子，每個(gè)因子有2個(gè)水平，收集到16組數(shù)據(jù)，以便下步進(jìn)行因子的主次效應(yīng)和交叉影響分析數(shù)據(jù)，標(biāo)定詳見表2。

2、全因子效應(yīng)分析

將全部因子列入擬合選定模型…供液能力、功率利用率、泵效、泵效x功率利用率”對(duì)應(yīng)的P值小于0.05，因此可以判定，這4項(xiàng)效應(yīng)是顯著的，其對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率的影響貢獻(xiàn)率為68.93%。

3、主因子模型解讀和最優(yōu)結(jié)果

模型模擬結(jié)果顯示，當(dāng)供液能力、泵效、功率利用率均為高值，示范區(qū)機(jī)采系統(tǒng)效率最高可達(dá)38.3%，具體如圖2所示。

4、新設(shè)計(jì)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)效率的預(yù)測(cè)響應(yīng)

根據(jù)某示范區(qū)目前實(shí)際情況，供液能力短時(shí)間很難通過改善達(dá)到高水平，故在模型新設(shè)計(jì)中將供液能力設(shè)計(jì)為不改善項(xiàng)低水平值。泵效、功率利用率設(shè)計(jì)為改善項(xiàng)高水平值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果y為31.17%在置信區(qū)間內(nèi)，符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，達(dá)到了提高機(jī)采系統(tǒng)效率的目標(biāo)值30.6%。因此，將泵效和電動(dòng)機(jī)功率利用率作為項(xiàng)目當(dāng)前主要改善項(xiàng)，將供液能力作為長(zhǎng)期控制改善項(xiàng)。

5、質(zhì)量改進(jìn)措施

針對(duì)不良泵效和不良電動(dòng)機(jī)功率利用率作為項(xiàng)目當(dāng)前主要改善項(xiàng)，首先項(xiàng)目組與示范區(qū)通過五個(gè)結(jié)合”工作方式（即監(jiān)測(cè)技術(shù)與地質(zhì)、工程、注水、設(shè)備管理相結(jié)合）開展了提升措施方案對(duì)接會(huì)，共同分析測(cè)試數(shù)據(jù)，制定出地面、井筒、地下“三位體”的改善措施安排計(jì)劃，具體見表3。

五、控制階段

1、關(guān)鍵因子控制

控制階段是對(duì)改善措施的固化，以保證改善措施長(zhǎng)期有效。在此階段主要對(duì)14口井（Q28C、Q85-16、L9-6、L15、L20、L16、Q19-C2、L16-2、Q92-10、Q85-C12、Q19-10、Q88、L31-3、Q25-20）不良供液能力進(jìn)行控制。

①以改善注采關(guān)系為原則，強(qiáng)化有效注水，根據(jù)見效情況采取堵水、小泵加深、補(bǔ)孔泵升級(jí)等措施，確保注采平衡，改善油井供液狀況。

②根據(jù)地層供液能力確定抽油泵生產(chǎn)參數(shù)，然后根據(jù)生產(chǎn)參數(shù)確定拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速、功率等。

③強(qiáng)化油井日常管理，定期測(cè)試抽油機(jī)機(jī)電參數(shù)，分析系統(tǒng)效率存在問題并及時(shí)整改，具體見表4。

2、改善結(jié)果

控制階段完成后，對(duì)比改善前和改善后，系統(tǒng)效率已超目標(biāo)0.4個(gè)百分點(diǎn)，Y整體過程能力Ppk由0.26提升到0.85，提升明顯。

六、結(jié)論

通過運(yùn)用精益六西格瑪方法提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率，取得了一定成效，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

①提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率是油井管理的一項(xiàng)重要工作，由于影響機(jī)采系統(tǒng)效率的因素很多，同的因素之間相互影響，因此在以往的工作中通過某一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)因素對(duì)系統(tǒng)效率的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出整改建議時(shí)存在一定的局限性。為了科學(xué)地確定多個(gè)因素的主次關(guān)系，避免主觀隨意性帶來偏差，采用精益六西格瑪方法對(duì)影響機(jī)采系統(tǒng)效率的眾多因素影響度進(jìn)行分析驗(yàn)證，找出了“供液能力、泵效、電動(dòng)機(jī)功率利用率”是本次研究的主要因素，為下步重點(diǎn)治理指明了方向。

②機(jī)采系統(tǒng)的節(jié)能是綜合意義的節(jié)能，影響系統(tǒng)效率的各因素之間相互制約，因此油井節(jié)能措施的實(shí)施應(yīng)堅(jiān)持效益第一，抓主要矛盾兼顧次要矛盾，點(diǎn)面結(jié)合，管理與技術(shù)措施并重，才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的節(jié)能降耗。

張馳老師常說，有流程的影子就有六西格瑪改善的空間。

在制造行業(yè)，人們總是聚焦于優(yōu)化產(chǎn)品的質(zhì)量；而在服務(wù)行業(yè)，人們則是聚焦于客戶關(guān)系。六西格瑪對(duì)企業(yè)的用途總結(jié)如下：（減少成本、提高生產(chǎn)率、增加市場(chǎng)份額、保留顧客、縮短周期時(shí)間、減少缺陷、改變企業(yè)文化、改進(jìn)產(chǎn)品/服務(wù)、提升企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力等）