提高抽油机井系统效率对策研究

提高抽油机井系统效率对策研究

候林 ,温元庆 ,张晓军

长庆油田分公司第五采油厂，陕西西安710200

摘要：油田经过开发历程，呈现地层能量逐年下降和含水不断上升，油井工况变差，地面备超期服役现象严重，造成系统效率整体偏低，且单井系统效率不平衡，加上近年来抽油机系统节能产品不断涌现，因此，抽油机节能技术的应用应该由单井配置向匹配转化。因此对其特定的情况进行研究并提出相应的措施将具有重要意义。本文旨对影响机采系统效率的关键技术进行研究和治理，通过最佳配套模式大幅度的提高了抽油机井的系统效率，对下一步提高机采系统效率具有一定参考意义。

关键词：抽油机；系统效率；负载；平衡度；

前言

在现有的人工举升采油方法中，有杆泵抽油是应用最早、也是应用最为广泛的常规采油方式，无论在国内还是国际上均占有举足轻重的地位。目前，机采井在油田开发中的总数己占到了总生产井数的90%以上，随着油气田开发进入中后期阶段，这一比例还将增大。抽油系统的运转，始终伴随着能量的传递与转化，同时也存在着能量的部分损失与消耗。目前，机械抽油系统的能耗问题越来越严重，其中有杆泵采油井的能耗已占据了我国油田生产运行总能耗的三成以上，这无形中提高了原油开采的成本，我国有杆抽油系统效率不足20%。若将有杆抽油系统效率提高到30%，可以节省大量能源还可以缓解油田用电紧张状况。因此对有杆抽油系统效率进行研究并提出相应的措施使机采效率得到提高将具有重要的意义。

1抽油机采油系统效率

抽油机采油系统效率为系统输出功率与电动机输入功率的比值。通过计算或测试油井产量、泵的有效扬程，可计算得到系统的输出功率；通过悬点运动分析，根据其他参数计算悬点载荷、曲柄轴净扭矩等，求得系统的输入功率，进而求得系统效率。抽油机采油系统效率的计算式为η=N2/N1*100%。在保证抽油机举升液量不变的前提下，分析不同参数组合下抽油机的机采效率，优选出最佳的抽汲参数、管柱组合及电机性能，以达到提高抽油机整体运行效率的目的。

2影响抽油机机采系统效率的主要因素

2.1电机负载率因素

抽油机在运行中，电机是保证系统运行的主要硬件设施，电机的负载率如果出现变化，将会直接影响到电机的使用性能。除此之外，电机的应用负荷经常与抽油机的应用程序难以实现对接，使得很多抽油机无法同业务要求相适应。除此之外，很多抽油机的工作需要从负载率的调节过程中进行处置。因此，电机的负载率因素比较有可能在负载率不断提高的情况下实现运行模式的变化。系统的运行会消耗一定的能源，这一部分的能源很有可能产生负载率的波动。

2.2系统效率的功率因素

当电机的有效功率发生变化的情况下，电机的功率因数将很有可能产生变化，导致抽油机的运行受到不利影响。在抽油机的运行出现变化的情况下，很多影响系统运行质量的功率会出现变化，在这一过程中，电机的负载率则会同起始时期形成较大的差异。因此，负载率的变化能够很大程度上影响到抽油机开采工作的效率。

2.3抽油机平衡度因素

抽油机的平稳运行是保证抽油机应用质量的基础。因此，在抽油机的机型已经基本上明确的情况下，抽油机的平衡度会很大程度上影响到抽油机的运行效率。除此之外，很多抽油机的运行工作比较容易受到平衡度因素的影响，使得各种系统运行工作很有可能在抽油机转动因素的影响下形成时间因素的变化，并且最终导致抽油机的平衡性受到影响。在抽油机机采工作推进的过程中，各式各样的抽油机运转工作都会在平衡度因素的影响下产生较大的变化。因此，必须从抽油机业务处理效率的角度，对全部的抽油机平衡度因素加以分析，使抽油机的工作可以在固定的技术范畴内运行。因此，抽油机的平衡度会直接影响到抽油机的机采工作效率。

2.4泵况影响分析

泵况不正常主要包括泵漏失、井筒内原油气油比较高、沉没度较高等。通过对比分析泵况不正常的井平均系统效率比泵况正常井低约9％，在输入功率相当的情况下，泵的效率直接影响了抽油机抽油杆对井筒内液体的举升，较低的泵效造成了做功较少、系统效率较低。

3提高抽油机系统效率的节能措施

3.1使用节能型抽油机

在抽油机工作的过程中，电动机带动系统内部的皮带高速旋转，并将该种力通过二级减速作用于曲柄连杆上，使得抽油机的游梁部件开始运动。在这个过程中，部分零部件设备也会消耗一定的能量，从而使得系统效率下降，如果使用节能型抽油机，则零部件消耗的能量将大幅降低，抽油机将持续高效工作。

3.2推广节能降耗措施

目前的研究成果显示，如果在抽油机内使用变频的调速设施，则抽油机内电动机的能量消耗将会大幅降低，该种技术主要是使得抽油机在进行上冲程工作时，电动机开始大功率工作，转化更多的电能，抽油机在进行下冲程工作时，电动机开始小功率工作，转化更少的电能，从而避免出现电动机工作浪费问题，有效提高系统效率。

3.3研制节能型抽油杆

经过对空心型的抽油杆进行测试后发现，该种类型抽油杆的应用，能有效提高系统效率，这说明抽油杆也是影响系统效率的重要原因，因此，油田单位应加大节能型抽油杆的研发力度，并对抽油杆、抽油机进行合理的选择及配合，坚持最基本的抽油机工作原则，根据油井的产量，进而实现提高系统效率的目标。

3.4优化抽油泵

抽油泵是抽油机上重要的设备，抽油泵的工作状况会对抽油机的效率产生重要影响，因此对抽油泵进行优化十分重要。一般来说，原油开采过程，地层中的砂石会随原油进入抽油泵中，同时，原油也会在抽油泵中产生结蜡，这些都是影响抽油泵工作的相关因素，因此，在对抽油泵进行优化的过程中，应以减少砂石的沉积量和结蜡量为目标，除去这些因素的影响，从而提高抽油泵的工作效率。

3.5调整实现抽油机平衡度提高

平衡度对抽油机电动机性能具有重要的影响，但出现欠平衡或过平衡时，会造成系统输入功率的增加或输出功率的降低。在水力模拟井进行电流平衡度度实验分析过程，得到了如下数据：当电流平衡度为80％～110％时整体电动机功率处于最低阶段(图1)。因此必须要

保持电流平衡度在适当的范围，才能保证抽油机电机处于较高的输出功率。

4结论

综上所述，抽油机对于油田单位十分重要，其系统的工作效率也将直接影响着我国原油的开采效率，因此，十分有必要对其效率问题进行深入研究。油田单位可以从使用节能型电动机、使用节能型抽油机、推广节能降耗措施、研制节能型抽油杆、优化抽油泵以及优化抽油机整体系统六个角度出发，分别采取多项措施，以此达到抽油机系统效率的节能目标，从而推动我国石油产业的进一步发展。

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