抽油机井系统效率评价技术研究

抽油机井系统效率测试方法及其应用摘要：抽油井（也称机采井，其系统称为机采系统）是胜利油田孤岛采油厂主要耗能设备，也是采油厂的耗能大户。

2010年孤岛采油厂油井平均功率因数偏低，只有0.5--0.75。

介绍了抽油机井系统效率测试方法。

关键词：机采系统效率测试调平衡低冲次变频1前言机采井是中石化胜利油田第二大采油厂孤岛采油厂主要耗电设备，是采油厂的耗电大户。

2010年完成机采系统效率测试585井次，分别为常规测试、节能四新项目对比测试及技改项目对比测试等。

根据测试数据统计分析，采油厂平均机采系统效率为32.9％，最高52.65％，最低5.52％，10％以下井25口，效率为10％－20％井89口，效率为20％－30％井298口，效率为30％以上井149口。

前期采油厂经过永磁电机配套变压器改造、机采井优化设计及节能技术改造等项目，机采系统效率已达到胜利油田较高水平，但仍有部分区块由于产能不足，液量低等原因，导致系统效率较低，机采系统仍有很大节能潜力。

2抽油机井系统效率测试方法2.1现场测试目前机采井系统效率测试主要分为电参数测试及示功图测试，两种测试同时进行。

其目的主要是测试输入功率及光杆功率，计算地面效率、井下效率及系统效率。

2.2测试数据采集及分析测试电参数，测试时间3分钟，测试参数主要有输入功率、功率因数、功率平衡度、电参数曲线图等。

以KXK71-93井为例，见图1－图2。

图1 KXK71-93井电能参数曲线图2 KXK71-93电能参数表3机采系统评价指标及达标情况机采系统评价指标主要有功率因数、平衡度、系统效率、百米吨液耗电等四项指标，具体测试结果见表1，石油行业机采系统评价指标见表2。

表12010年孤岛采油厂机采系统测试数据表2石油行业机采系统评价指标由表1、表2可以看出，采油厂机采系统已达到或超过石油行业评价指标。

4抽油机井系统效率测试方法的现场应用4.1调平衡试验针对功率不平衡井进行了调平衡试验，选取了5口抽油机井进行功率平衡度调整，并在调整前后进行了测试（表3）。

抽油机井系统效率评价技术研究【摘要】石油工业的蓬勃发展以及各行各业能源的需求，对于石油企业抽油井系统的效率要求越来越高。

抽油井系统效率预测与评价系统包括许多方面，如测试模块、文件模块、统计报表模块等，其不仅能够对于抽油井系统的效率进行全面的测试与检查，方便管理人员了解及准确掌握各个分系统的工作情况、效率及管理状态，还能够对其隐形的、尚未开发的效率进行定位及测评，同时管理人员可以根据该特性，设定一套适用地质各种条件、不同油层物质、不同层次供液能力等各种条件的效率管理评价指标，从而建立完整有效的效率管理系统[1]。

能够以此为根据，有效的提高抽油井的生产效率、控制生产成本及保持抽油井的生产效率的稳定性。

【关键词】抽油机井系统效率评价技术研究石油企业要保障高效、稳定的产量，各项机械设备需保持最佳的状态，其中抽油机井是其中较为重要的部分。

其系统的效率直接影响到产量、能源消耗、成本及使用寿命等各个方面，受到了石油企业各个管理层的关注。

因此掌握其使用效率状态是及其重要的工作。

一般油田主要是对抽油机的能耗进行测量，并将测量出的结果与不同油井、不同区域及各个油田之间做对比分析。

但是影响抽油机井系统效率的因素很多，如液体粘度的高低、拱液能力的大小等，导致各个抽油机井系统的效率均有所区别[2]。

需要建立一套适合现代石油企业发展、提高抽油机井系统效率的有效措施。

1 抽油机系统评价的原理系统效率值的大小无法从实际上反映油井或油田的管理水平，且当前石油行业标准没有提供各个油井或各个油田间平行对比评价的指标，需要通过对油井的实际生产时所能达到了的效率进行考察并计算出具体数值，该实际效率即为系统效率的实现率。

其与油井的额定效率的比值才能真正反映出油井的效率。

2 系统效率实现率的建立抽油机井系统效率是指抽油机的有效功率和电动机输入功率的比值，其能够准确的表现出抽油机井的运转状态。

提高系统效率的主要方式是在一定实现某一项生产目标的基础上，压缩电动机的输入功率，但是电动机的输入功率的压缩空间是有限的，即抽油机井系统的效率的提高度是一定的，其存在效率的峰值。

机采井系统效率在线监测技术应用与效果评价【摘要】抽油机系统效率是衡量抽油机井能耗的重要指标，不仅反映了油井的节能与经济效益，也综合反映了油田的技术装备、管理水平。

目前采油三厂主要以人工方式测试系统效率，随着数字化应用不断深入，在常规示功图、电参数据实时采集、控制的基础上，扩展功图计产软件功能，实现抽油机系统效率在线测试具有重大意义。

【关键词】系统效率实时监测资源共享1 机采系统效率测试现状机采系统效率是指地面电能传递给井下液体，将液体举升到地面的有效做功能量与输入能量之比，即抽油机有功功率与输入功率之比：系统效率：（式3）2.3 2012年主要工作2.3.1 设备升级针对型号e5318-i井口采集器不能实现抽油机光杆示功图、抽油机电流图、电流图等数据同步采集的问题（1） e5318-i设备进行硬件升级，现场增加电流变送器，采集现场模拟量电流信号，以此生成电流图监测功能；（2）e5318-i软件升级，在采集抽油机光杆示功图时同步采集抽油机电流图，电流图采集点数同光杆示功图由200点构成；（3）标准站控驱动升级，修改sqlserver数据库的dbat2070存储表，实现抽油机井光杆示功图和电流图同步采集、存储及运行。

2.3.2 设备升级针对型号yjk-2远程监控系统的设备，电机测控单元不能实现系统效率数据测量采集、上传等问题（1）扩大电参数据的存储空间，将数据存储芯片空间由原来1k 扩充到4k，满足电流、功率与功图同步实测数据缓存；（2）提高电能计量精度，采用高精度计量芯片att7022b，同时对三相电参及对应的有功功率进行标定，实现了电机输入功率在线测试；（3）升级井口采集器、井场采集器及rtu驱动程序，完成系统效率测试数据的测量、解析处理及通讯功能，实现示功图、电流图、功率图等数据同步采集打包上传。

3 现场应用效果评价3.1 杜绝人工测试误差通过人工测试和在线监测试数据对比分析：平均输入功率误差约0.38kw，系统效率误差约1.49%，而且在线监测能够实现实时采集，杜绝了油井间歇出液量而导致人工采集误差较大的现象。

创新抽油机井系统效率控制图研究摘要：根据基本模型和边界条件，建立了抽油机井系统效率宏观控制图，对抽油机井系统效率进行区块管理，重点分析研究问题井，采取相应的技术措施，提高了系统效率，应用效果明显。

关键词：抽油机系统效率控制图节点分析效果评价1系统效率计算与基本模型的建立抽油机井系统效率的高低与泵效、泵挂深度、举升高度有密切关系，系统效率基本公式：，（1）式中：，光杆功率所以代入（1）式，由于；就有系统效率：；（2）1.1泵效影响泵效的因素有冲程损失、泵充满程度、漏失量及余隙体积等。

即：，（3）（1）冲程损失对泵效影响的理沦表达式：η冲程损失，（4）（2）充满程度对泵效影响的理沦表达式：η充满程度，将原油溶解系数r=4.15m3/( m3mpa)和气液比c=0.86k（1-fw）代入有η充满程度，（5）（3）泵漏失量对泵效影响的理沦表达式：η泵漏失 =η间隙漏×η凡尔漏，（6）对一级泵，取φ56泵，动液面650m算，得出η间隙漏=99．98%，η凡尔漏=98．99%，所以有η泵漏失=99．98%*98．99%=98．97%。

（4）余隙体积对泵效的影响：t1=l一0．387h／sη余隙体积=1-0.387h/s，（7）式中：防冲距取h=0.5m，代入上式得η余隙体积=l-0.1935/s；将（4）、（5）、（6）、（7）7式代入（3）式，得泵效理论表达式：η泵b，（8）其中e= o．9897(1-0.1935/s)1.2举升高度h ，（9）将（8）式、（9）式代入（2）式得：η系，（10）其中：m对于抽油机井来讲，当取定l、p油、k和fw时，上式就是一个η系=f（p沉），这一关系就是控制图制作的理论模型。

式中：η系为系统效率；p沉为沉没压力；l为下泵深度；k为油气体积比；为水的质量分数；ft为抽油杆直径；fr为油管直径；s为冲程；γ为混合液密度；p油为油压；e为弹性系数，2 区域界线2.1区域界线的确定图1抽油机井系统效率控制图在图l抽油机井系统效率控制图边界线中，各油层界线分别满足条件：a线：系统效率理论下限；η系=f（l、fw、k、p沉)）l=750m，fw=40%，k=150b线：理论系统效率平均值线；η系=f(l、fw、k、p 沉)l、fw、k取平均值；c线：理论系统效率上限；η系=f(l、fw、k、p沉)l=1100m，fw=95%，k=20；d线：系统效率合理界线。

抽油机井提高机械采油效率分析摘要：通过以抽油机井系统效率评价为抓手，以方案设计为源头，开展抽油机、抽油杆、抽油泵合理匹配及生产运行参数的优化调整，在新井设计和老井调参两方面实现系统效率持续提升。

综合考虑水驱、聚驱、复合驱不同驱替方式采出液粘度，不同冲程、冲次、泵深等工况对系统能耗的影响，修正了传统电参数计算公式，实现抽油机系统不同组合下能耗的精细描述，为新井效益建产方案设计提供精准理论支持。

建立抽油机系统优化及节能措施优选匹配模板，明确优化方向及措施界限。

关键词：抽油机井；机械采油；效率1机采系统效率节能潜力分析1.1部分电动机功率因数较低（1）研究发现，机械采油系统利用的电动机主要为永磁同步电动机、电容器电动机等，针对电机的功率因数进行分析总结，发现，多种类型的电动机，其具备的功率因数不同，同时适用的场景也不同。

其中永磁同步电动机的电动机功率因数最大，其次排序分别为变频器电动机、工频电动机、三相异步电动机。

可以发现，三相异步电动机功率因数最低，著主要是因为三相异步电动机没有磁场保持功能，只能耗费部分的动力生成磁场，而功率因素较高的永磁同步电动机等不需要额外的动力来生成磁场，只需要通过内置的磁贴来生成。

在油田之中一般安装三相不可控元件，主要为变频器，约为0.65的功率因数。

虽然安装变频器电动机的功率提高，但是会生成谐波频段，不过该因素一般对于系统功率的影响较小，可以忽略。

（2）在机械采油系统中的节能设备应用范围过小，机械采油系统的设备功耗主要通过内部的节能技术装置来减小，而大部分的抽油机都是使用时间较长的老设备，内部设置的节能装置过少，进而导致整体的功率能耗变大。

1.2部分变频应用缺乏针对性当抽油机井的频率超过45Hz时，再利用变频器进行参数调节的效果就很不明显了，同时由于设备的故障问题，反而还需要维修这些易发生故障的节能设备，增加了成本，同时当抽油机井的频率小于20Hz时，变频器则需要超负荷工作，损耗提高，系统的功率升高。