影響抽油機井系統(tǒng)效率的因素分析與改進對策

劉其鑫

【摘 要】提高抽油機井系統(tǒng)效率可有效提高油井開發(fā)效果和實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。本文從抽油機井系統(tǒng)效率計算公式出發(fā)，分析了影響抽油機系統(tǒng)效率的諸因素，并針對各影響因素提出了有效的改進對策，對于提高有桿泵抽油機井的系統(tǒng)效率，降低油井運行成本，實現(xiàn)油井節(jié)能降耗，具有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】抽油機井；系統(tǒng)效率；因素分析；對策探討

一、抽油機井系統(tǒng)效率計算公式

抽油機采油原理就是將地面的電能傳遞給井下的液體，從而將井下的液體舉升到地面。整個系統(tǒng)工作時，就是一個能量不斷傳遞和轉(zhuǎn)化的過程。在每一次傳遞時都將損失一定的能量。從地面供入系統(tǒng)的能量扣除系統(tǒng)損失的各種能量以后，剩余的能量就是系統(tǒng)所給液體的有效能量，這一將液體舉升到地面的有效能量與系統(tǒng)輸入的能量之比值稱之為抽油機的系統(tǒng)效率。

抽油機井的系統(tǒng)效率公式為：

η=N有/ N入 而 N有=HQρg/（3600×24）

式中：H―舉升高度，m；H=H動+（P油-P套）/（ρ×g）；H動―動液面，m；P油、P套―油壓、套壓，MPa；Q―產(chǎn)液量，m3/d；ρ―混合液密度，kg/m3；g―重力加速度，9.8m/s2；η―抽油機井系統(tǒng)效率。

影響抽油機系統(tǒng)效率的因素較多，直接的因素有動液面深度、產(chǎn)液量、油壓、套壓等。因此要提高單井的系統(tǒng)效率，必須找到產(chǎn)量與沉沒度的最佳結(jié)合點，進而合理匹配生產(chǎn)參數(shù)，降低能耗。在輸入功率一定的條件下，損失功率越大，系統(tǒng)效率越低；反之亦然。易見，要提高抽油機井系統(tǒng)效率，就要降低各部分的功率損失。

二、影響抽油機系統(tǒng)效率的因素分析

（一）日產(chǎn)液量的影響

確定一口井工作參數(shù)后，在正常生產(chǎn)時，沉沒度保持穩(wěn)定。單井的日產(chǎn)液量穩(wěn)定。單井日產(chǎn)液量越高，系統(tǒng)效率越高。而隨著使用時間的延長，泵漏失現(xiàn)象會越嚴(yán)重，這就需要保證深井泵良好的工作狀態(tài)，可采取改善泵結(jié)構(gòu)，增強泵的抗磨蝕性能，定期檢泵等措施來維護。

（二）有效揚程的影響

對于油井來說，在其它條件一定的情況下，有效揚程越大，系統(tǒng)效率越高。而有效揚程大小是由動液面高低及井口油壓與套壓差值決定。對于泵掛深度一定的油井，若沉沒度大，產(chǎn)量增加，抽油泵有效揚程降低；沉沒度小，有效揚程雖然增大，但泵效降低，產(chǎn)量下降。

（三）輸入功率的影響

輸入功率大小，直接影響系統(tǒng)效率的高低。而輸入功率與抽油機型、電機等地面設(shè)備有關(guān)。

雙驢頭八型抽油機：該機型的游梁后臂及連桿的長度隨懸點位置的改變而變化，減少了曲柄軸扭矩波動，降低了裝機功率，提高電機運行效率，達到節(jié)電、提高系統(tǒng)效率目的。節(jié)能電機：在生產(chǎn)中有一部分電機處于“大馬拉小車”的運行狀態(tài)，這對抽油機系統(tǒng)影響很大，當(dāng)電機負(fù)載率下降到一定程度時，效率和功率因數(shù)會急劇下降。因此對這部分機采井可采取更換電機的措施。

（四）抽油機設(shè)備的影響

抽油機井采油的原理是將電能從地面?zhèn)鬟f給井下液體，從而把井下液體舉升到井口。從地面供入系統(tǒng)的能量扣除各種損失后，就是系統(tǒng)所給液體的有效能量，該有效能量與系統(tǒng)輸入能量的比值稱為抽油機井系統(tǒng)效率。

（1）電機負(fù)載率。電機的影響關(guān)鍵在于電機負(fù)載率的影響。電機負(fù)載率過低時，電機效率和功率因數(shù)下降.電機處于“大馬拉小車”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響抽油機系統(tǒng)效率。電機負(fù)載率定義為電機的消耗功率與電機裝機功率的比值。它是衡量電機輸出功率與抽油機井有效功率棚匹配的指標(biāo)。

（2）傳動部分能損率。抽油機的皮帶傳動、減速箱和四連桿機構(gòu)的能量傳遞損耗造成電機能耗增加。傳動部分能損率是由抽油機的皮帶傳動、減速箱和四連桿機構(gòu)的能量傳遞損耗所構(gòu)成。分別有測試和計算方法，它是衡量抽油機地面裝置傳動部分能源損失的指標(biāo)，其值為越小越優(yōu)型。

（3）抽油機平衡率。抽油機平衡率定義為抽油機上沖程的電流峰值與下沖程的電流峰值的比值，當(dāng)抽油機不平衡時，上沖程中電動機承受著極大的負(fù)荷.下沖程中抽油機反而帶著電動機運轉(zhuǎn)，從而造成功率的浪費，降低電動機的效率和壽命。它是衡量抽油機在不同沖程過程中的運動平衡程度的指標(biāo)，是一個適中型指標(biāo)。適中值為1。

三、提高抽油井系統(tǒng)效率的改進對策

（一）提高地面系統(tǒng)效率的途徑

1.提高電動機效率

目前抽油機井使用的部分電動機能量損耗仍然較高，而且配置的額定功率遠大于抽油機實際輸入功率，存在“功率不匹配”現(xiàn)象，造成負(fù)載率和功率因數(shù)偏低，無功功率偏大是影響電動機效率的重要因素。（1）合理匹配電動機。對于電動機匹配不合理、大馬拉小車的現(xiàn)象，若有針對性地進行更換小電動機工作，可降低電動機運行無功功率，提高電動機功率因數(shù)，降低有功耗能提高效率。系統(tǒng)效率隨著電動機功率利用率的提高而提高。（2）應(yīng)用高效電動機Y系列三相異步電動機在額定功率的85%運行時，效率和功率因數(shù)呈現(xiàn)最大值，而當(dāng)負(fù)載降低時效率和功率因數(shù)都隨之下降，能耗隨之增大。高效節(jié)能電動機在較寬的載荷率下工作效率較高，在低負(fù)載率時效率較高，具有啟動扭矩大，功率因數(shù)高的特點。

2.提高抽油機效率

（1）推廣應(yīng)用高效抽油機。使用皮帶式抽油機。該機沖程長，沖速小，泵的充滿系數(shù)高。而且皮帶具有吸收震動的作用，換向平穩(wěn)，沖速慢，所以機泵慣性載荷、動載荷小。使用雙驢頭抽油機。同常規(guī)型抽油機結(jié)構(gòu)基本一樣，但將曲柄上的平衡重轉(zhuǎn)到另一側(cè)的驢頭上，載荷的周期性變化小，電動機匹配小，節(jié)能效果好。（2）強化抽油機保養(yǎng)，降低機械摩擦損耗。在能量傳遞過程中，抽油機的能量損失在摩擦損耗中，因此，強化抽油機維護保養(yǎng)，降低機械摩擦損耗，是提高抽油機效率的重要方面。主要包括電動機、抽油機、井口各運動摩擦部位的潤滑、校偏、皮帶輪“四點一線”、皮帶松緊調(diào)整及更換磨損嚴(yán)重變速箱等。

（二）提高抽油機平衡率

抽油機的結(jié)構(gòu)和機型對單井系統(tǒng)效率影響很大，但在抽油機型號選定的情況下，影響系統(tǒng)效率的主要因素是抽油機的平衡率。抽油機不平衡，會造成抽油機壽命縮短、桿斷、電能浪費等。這是一個隨生產(chǎn)時間變化的參數(shù)，按原規(guī)定抽油機的平衡率在85%～115%之間為合格。在一般情況下欠平衡比過平衡時系統(tǒng)效率會高一些。考慮到實際生產(chǎn)情況，把平衡率定為85%～100%比較合適，平衡率超出此范圍，抽油機的效率會降低。

（三）合理優(yōu)化參數(shù)，提高抽油機井系統(tǒng)效率

由系統(tǒng)效率計算公式可知，要提高單井的系統(tǒng)效率，必須找到產(chǎn)量與沉沒度的最佳結(jié)合點，進而合理匹配生產(chǎn)參數(shù)。根據(jù)抽油井生產(chǎn)情況，優(yōu)化確定合理的沉沒度，對部分井進行了參數(shù)優(yōu)化。油機井上提泵掛的優(yōu)化措施通過在檢泵中優(yōu)化泵掛深度設(shè)計，在不影響單井生產(chǎn)能力的情況下，采取上提泵掛措施，在降低抽汲負(fù)荷的同時，確定合理的沉沒度，達到節(jié)能降耗的目的。

抽油機抽汲參數(shù)的優(yōu)化方法：針對參數(shù)偏大區(qū)及負(fù)荷超載區(qū)的井，采取調(diào)小參數(shù)措施，使動液面恢復(fù)到合理范圍，在減少設(shè)備損壞的幾率的同時，也達到了節(jié)能降耗效果。

四、幾點認(rèn)識

（1）改善抽油井供排關(guān)系，是提高系統(tǒng)效率的首要因素，通過系統(tǒng)科學(xué)的研究油井產(chǎn)能與抽汲參數(shù)的關(guān)系，可以做到合理開發(fā)，挖掘油井生產(chǎn)潛力。

（2）油機井系統(tǒng)效率測試工作是開展節(jié)能實驗和新技術(shù)推廣的根本保障，因此，要加強抽油機井的能耗測試工作，開發(fā)完善能耗測試儀器，保證測試效果。

（3）優(yōu)化抽汲參數(shù)，保持合理流壓，是提高抽油機井系統(tǒng)效率最簡捷的途徑。

【參考文獻】

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