抽油機(jī)測(cè)試參數(shù)對(duì)系統(tǒng)效率的影響分析

摘要：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，抽油機(jī)井監(jiān)測(cè)以下項(xiàng)目，輸入功率或電流、電壓和功率因數(shù)、油管壓力、套管壓力、產(chǎn)液量、動(dòng)液面深度、沖次。本文從理論角度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)油管壓力、動(dòng)液面深度與抽油機(jī)系統(tǒng)效率成正比例關(guān)系;輸入功率、電流、電壓、功率因數(shù)、套管壓力、沖次與抽油機(jī)系統(tǒng)效率成反比例關(guān)系。機(jī)采系統(tǒng)的螺桿泵井、潛油電泵井，注水系統(tǒng)、集輸系統(tǒng)等其他系統(tǒng)的測(cè)試參數(shù)對(duì)系統(tǒng)效率的影響亦可按照此方法進(jìn)行來(lái)分析。

關(guān)鍵詞：測(cè)試參數(shù) 系統(tǒng)效率 輸入功率 油管壓力 套管壓力

1 概述

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 33653-2017 《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法》中要求，抽油機(jī)井測(cè)試參數(shù)[1]如下，（1）電參數(shù)：輸入功率或電流、電壓和功率因數(shù)等;（2）井口參數(shù)：油管壓力、套管壓力;（3）井下參數(shù)：動(dòng)液面深度;（4）光桿參數(shù)：沖次。

2 理論推導(dǎo)

2.1抽油機(jī)井單井系統(tǒng)效率[2]：

由式（1）可知，抽油機(jī)井單井系統(tǒng)效率與輸入功率[3]成反比例關(guān)系;抽油機(jī)井單井系統(tǒng)效率與有效功率成正比例關(guān)系。

2.2抽油機(jī)井電動(dòng)機(jī)輸入功率∶

由式（2）可知，抽油機(jī)井電動(dòng)機(jī)輸入功率與電壓、電流、功率因數(shù)成正比例關(guān)系。

由式（1）、（2）可知，抽油機(jī)井單井系統(tǒng)效率與電壓、電流、功率因數(shù)成反比例關(guān)系。

2.3抽油機(jī)井有效功率∶

由式（3）可知，抽油機(jī)井有效功率[4]與油井日產(chǎn)液量、有效揚(yáng)程[5]成正比例關(guān)系。

由式（1）、（3）可知，抽油機(jī)井單井系統(tǒng)效率與油井日產(chǎn)液量成正比例關(guān)系。

2.4抽油機(jī)井有效揚(yáng)程：

由式（4）可知，抽油機(jī)井有效揚(yáng)程與油井動(dòng)液面深度成正比例關(guān)系;抽油機(jī)井有效揚(yáng)程與油管壓力[5]正比例關(guān)系;抽油機(jī)井有效揚(yáng)程與套管壓力成反比例關(guān)系。

由式（3）、（4）可知，抽油機(jī)井有效功率與油管壓力成正比例關(guān)系;抽油機(jī)井有效功率與套管壓力成反比例關(guān)系;抽油機(jī)井有效功率與油井動(dòng)液面深度成正比例關(guān)系。

由式（1）、（3）、（4）可知，抽油機(jī)井單井系統(tǒng)效率與油管壓力成正比例關(guān)系;抽油機(jī)井單井系統(tǒng)效率與套管壓力成反比例關(guān)系;抽油機(jī)井單井系統(tǒng)效率與油井動(dòng)液面深度成正比例關(guān)系。

2.5三相異步電機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值：

由式（5）可知，三相異步電機(jī)4.44N1為定值，?m為一次函數(shù)，所以E1/f1為正比例關(guān)系。在電動(dòng)勢(shì)較高時(shí)，可忽略定子阻抗壓降，而用定子項(xiàng)電壓U1代替。即U1/f1始終為定值，可知電壓與頻率成正比例關(guān)系。

2.6電機(jī)轉(zhuǎn)速：

由式（6）可知，電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率成正比例關(guān)系。

2.7常規(guī)抽油機(jī)沖次：

由式（7）可知，電機(jī)轉(zhuǎn)速與沖次[10]成正比。

由式（6）、（7）可知，頻率與沖次成正比。

由式（1）、（5）、（6）、（7）可知，抽油機(jī)井輸入功率與沖次成正比例關(guān)系。

由式（1）、（2）、（5）、（6）、（7）可知，抽油機(jī)井單井系統(tǒng)效率與沖次成反比例關(guān)系。

3 推導(dǎo)結(jié)果

由前文分析可知，抽油機(jī)測(cè)試參數(shù)對(duì)系統(tǒng)效率的影響如下，油管壓力、動(dòng)液面深度與抽油機(jī)系統(tǒng)效率成正比例關(guān)系;輸入功率、電流、電壓、功率因數(shù)、套管壓力、沖次與抽油機(jī)系統(tǒng)效率成反比例關(guān)系。具體結(jié)果見表1：

4 驗(yàn)證

舉例：以某口井為例來(lái)研究一下單井輸入功率與系統(tǒng)效率的關(guān)系，當(dāng)其他測(cè)試參數(shù)不變的時(shí)候，輸入功率從8.1增加到12.1，系統(tǒng)效率從46.12下降到30.87。具體情況見表2：

由表2經(jīng)分析可知，系統(tǒng)效率與輸入功率基本成反比例關(guān)系，與前文所述一致。

5 結(jié)論

通過(guò)前文所述可知，當(dāng)其他測(cè)試參數(shù)不變的時(shí)候，抽油機(jī)測(cè)試參數(shù)對(duì)系統(tǒng)效率的影響如下，油管壓力、動(dòng)液面深度與抽油機(jī)系統(tǒng)效率成正比例關(guān)系;輸入功率、電流、電壓、功率因數(shù)、套管壓力、沖次與抽油機(jī)系統(tǒng)效率成反比例關(guān)系。

機(jī)采系統(tǒng)的螺桿泵井、潛油電泵井，注水系統(tǒng)、集輸系統(tǒng)等其他系統(tǒng)的測(cè)試參數(shù)對(duì)系統(tǒng)效率的影響亦可按照此方法進(jìn)行來(lái)分析。

參考文獻(xiàn)

[1]孫東.抽油機(jī)變頻器電參數(shù)測(cè)試技術(shù)[J].油氣田地面工程，2011，（1）：21-24

[2]楊愷雯，王志龍，高宏亮，趙玉龍.探討提高抽油機(jī)系統(tǒng)效率的技術(shù)措施[J].化工管理，2020，（4）：133-134

[3]王玉山 .抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)輸入功率的測(cè)試與計(jì)算[J].石油機(jī)械，1991，（10）：53-55+58-6

[4]董世民，黃秀華.游梁式抽油機(jī)井有效功率計(jì)算方法探討[J].石油機(jī)械 .2001，（7）：39-41+0

[5]代新勇，提高抽油機(jī)設(shè)備效率的方法[J.化工管理，2019，（7）：154

作者簡(jiǎn)介：

潘澤鋒，技術(shù)員，2021年畢業(yè)于國(guó)家開放大學(xué)（土木工程專業(yè)），從事節(jié)能技術(shù)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)工作。