提高抽油機井系統效率的途徑與措施探討

丁禮彬

摘 要 本文從抽油機井的井下工具、地面設備、配套設施等各個環節，對影響抽油機井系統效率的因素進行了細致地分析，并針對各影響因素提出了有效的對策，對于提高抽油機井的系統效率，降低油井運行成本，實現油井節能降耗，具有一定的指導意義。

關鍵詞 抽油機井系統 提高效率

中圖分類號：TE933.1 文獻標識碼：A

1抽油機井系統效率定義

抽油機井系統效率是指將液體舉升至地面的有效做功能量與系統輸入的能量之比，即系統的有效功率與輸入功率的比值。輸入功率由現場測試取得，有效功率由下式計算：

式中：有效功率，Kw；Q—油井日產液量，m3/d；H—有效揚程，m； —井液密度，103Kg/m3；g—重力加速度，g=9.8m/s2

其中有效揚程：H=Hd+

式中：Hd—動液面，m；Po—油壓，MPa；Pt—套壓，MPa。

2抽油機井系統效率影響因素分析

影響抽油機井系統效率的因素較多。能量在轉換和傳遞過程中，總會發生能量損失，用Pi表示輸入功率，用Pe表示有效功率，用△P表示損失功率，則有：Pi=Pe+△P。

根據抽油機井系統的組成情況，可以把損失功率△P分解為8個部分，即：

（1）電動機損失部分功率△P1：當電動機輸出功率為額定輸出功率的60-100%時，電動機的工作效率與額定效率接近或相等，否則將低于額定效率；而在抽油機工作時，負荷變化極大。應用于抽油機上的工作效率只有70%左右，這部分功率損失對系統效率的影響很大。

（2）帶傳動部分的損失△P2：油田應用較為普遍的普通V帶、窄V帶和同步帶的效率一般在在95%左右，即這部分的損失功率為5%。

（3）減速器部分的損失△P3：減速器損失分軸承損失和齒輪損失兩部分，一副軸承的功率損失約為1%，共三副合計為3%，一副齒輪功率損失為2%，三副為6%，故減速器的損失功效率9%。

（4）四連桿部分的損失△P4：四連桿結構中有三副軸承和一根鋼絲繩，三副軸承的損失為3%，鋼絲繩的變形損失為2%，所以四連桿部分的損失功效為5%。

（5）盤根盒部分的損失△P5：抽油機工作時，由于光桿與盤根盒中的填料有相對運動產生磨擦，引起功率損失：

式中：F—磨擦力；f—磨擦系數；h—有效密封高度；d—光桿直徑；v—光桿運動速度；k—系數，由密封材質確定。可見盤根盒部分損失與密封材質、光桿直徑、運動速度有關。

（6）抽油桿部分的損失△P6：抽油機工作時，抽油桿（或節箍）與油管、液柱發生磨擦造成的功率損失，根據理論計算和實測結果顯示，功率損失部分的大小于下泵深度、原油粘度成正比，與抽油桿運動速度的平方成正比，因此，通過提泵掛、降低沖次可有效地降低這部分的功率損失。

3提高有桿泵系統效率途徑與對策

3.1改善電動機自身工作特性實現節能

通過使用高轉差電動機（轉差率為20-30%，常規電動機轉差率僅為2-5%）改變電動機的硬特性，提高啟動狀態的輸出功率，降低所選電動機的額定功率PN，使電動機平均工作功率與額定功率的比值盡可能大，盡量接近50%，從而提高電動機的工作效率，實現大幅節能。

3.2增設節能控制柜進行無功補償

通過增設節能控制柜對電動機進行電容低壓就地補償，即在電動機定子繞組上并接容性負載，使電動機這個感性負載的電流滯后，使無功功率下降，這樣可以減少電源變壓器的視在功率，提高電網的供電質量，盡管從單井沒有節能，但從整體上看則實現了節能降耗。

3.3進行油井優化工藝設計，提高井下效率

（1）提淺泵掛：由以上分析，在保證合理沉沒度的前提下，抽油機井提淺泵掛可減少抽油桿、節箍與油管、液柱發生磨擦造成的功率損失；可減少油管柱部分的漏失損失和水力損失；可減少上沖程時的抽油機的負荷，減少泵的漏失，提高泵效，從而提高系統效率。

（2）提高泵徑：在目前設備狀況和油井要求產液量一定的情況下，選用目前設備的最大沖程，選用大泵徑抽油泵，而采用較低的沖次，可減少抽油系統中各個磨擦部分的功率損失，從而提高機采系統效率。

3.4精確平衡實現節能

實驗表明，當上沖程電流與下沖程電流的比值在80%一100%之間時能耗最低，而普通抽油機往往不能達到上述平衡效果。通過在常規抽油機上增設機構實現對抽油機的精確平衡，從而抽油機的復合平衡曲線與負荷曲線更相似，分散了峰值扭矩，減小扭矩，使凈扭矩曲線更加平滑，達到節能目的。

3.5逐步淘汰高能耗的電磁調速電機

（1）采用節能型電機+變頻控制柜。此種方式的優點是油井調參方便，可置換性強；缺點是變頻柜的一次性投資較高。（2）采用節能型電機+減速器裝置。此方式的優點是減速器價格相對便宜，缺點是增加了摩擦副，系統效率會受到一定影響，且油井調參困難，可置換性差。

3.6加強油井現場管理工作

完善的生產現場管理措施，對于提高機采系統效率也有很大的影響，它的特點是少投入，多產出。通過對抽油機井采取調參、調平衡、調盤根盒松緊程度、調皮帶松緊及對抽油設備、井口設施實施“五率”檢驗措施，保證抽油機井運行在最佳經濟狀態。

參考文獻

[1] 崔學軍.提高抽油系統效率的研究與應用[J].新疆石油科技，2009（01）.