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提高抽油机采油系统效率研究提高抽油机采油系统效率是石油工业中关注的一个重要问题。
抽油机采油系统是一套用于将地下石油从井底抽出地面的设备和工艺流程，其效率的高低直接关系到石油的产量和生产成本。
本文将从几个方面探讨如何提高抽油机采油系统的效率。
提高抽油机的工作效率是提高整个采油系统效率的关键。
为了提高抽油机的工作效率，可以从以下几个方面入手：1. 选用高效的抽油机：根据油井的条件和需要，选择适合的抽油机。
目前市场上有不同类型的抽油机，如离心式、柱塞式、活塞式等。
根据具体情况选择合适的抽油机类型，可以提高抽油机的工作效率。
2. 优化抽油机的工作参数：通过调整抽油机的工作参数，如泵速、泵冲程、抽油机的入井深度等，可以使得抽油机的工作更加稳定和高效。
3. 加强抽油机的维护和保养：定期对抽油机进行检修和维护，保持抽油机的性能和工作状态良好，可以提高抽油机的工作效率和寿命。
1. 优化钻井工艺: 采用合适的钻井工艺，如合理选取钻头、钻井液和钻进速度等，可以减小井筒直径，缩短钻孔时间，提高抽油机进井作业的效率。
2. 改进注水工艺: 在需要注水的油井中，通过优化注水工艺，如合理选取注水井的位置和注水压力等，可以提高抽油机采油的效率。
注水可以增加油井的压力，提高油层的产能，从而增加采油系统的效率。
采用先进的自动化和信息化技术也是提高抽油机采油系统效率的重要手段。
可以从以下几个方面进行改进：1. 使用自动化控制系统: 针对抽油机以及遥感设备和数据采集系统进行自动化控制，可以提高抽油机的运行效率，减少人工干预。
2. 使用智能监测系统: 对抽油机进行实时监测和故障预警，及时发现和修复问题，可以提高抽油机的工作效率和稳定性。
提高抽油机采油系统效率是一个多方面的工程，需要从抽油机本身和整个采油系统的工艺流程入手，同时结合自动化和信息化技术来进行改进。
通过这些措施的综合应用，可以提高抽油机采油系统的效率，增加石油产量，降低生产成本。
抽油机井系统效率分析及提高措施探讨本文以抽油机井系统效率为研究视角，从影响抽油机井效率的因素出发，探讨如何提高抽油机井系统的效率。
标签：抽油机井系统;效率;分析抽油机井系统，就是对已经被勘探到的油田进行有效的开采，在系统当中的地下设备运行的主要目的就是将油田当中的石油资源吸取出来，然后沿着资源的输送管道运往到系统的地面设备当中进行加工处理。
现阶段，石油资源在生产生活中扮演着越来越重要的角色，这就要求石油企业一定要提高抽油机井系统的效率，进而提高石油资源的开采效率。
1 影响抽油机井系统效率的因素1.1 被抽原料石油资源的形成是需要非常漫长的时间的，而在其形成的过程中，石油资源的质量会受到多种因素的影响，所以原油的品质是各不相同的。
基于此，如果石油资源原油的粘度过高，就会使得系统内部的油井供应液体不足，这样就会导致抽油机设备处于不间断的运行状态，油泵自身的容器不满，抽油机系统不断的重复动作等相关问题，从而也就会使得大量的资源被浪费，降低抽油机井系统的运行效率，同時也会使得系统的磨损程度比较高。
1.2 抽油设备的运行影响抽油机井系统运行的效率的主要因素是抽油机设备的运行，这主要包括两个方面。
第一，外界因素对于设备的影响。
这里所讲的外界因素是指油田内部的气体，在生产实践中为了有效确保抽油机井系统运行的效率，相关工作人员在实践当中，都会将石油抽管深埋到油田当中，从而最大限度的抽取石油资源，但是在这一过程中相关设备还是会受到外界因素的影响，进而也就会使得系统的运行效率受到影响。
第二，设备的功率损失。
结合石油开采的实践，抽油设备功率损失主要包括以下四个方面：①密封盒的功率损失;②油杆的功率损失;③抽油泵的功率损失;④管柱的功率损失。
上述四种功率损失的根本原因是相同的，都是由于系统各个构建在运行的过程中，受到人为因素或者外界因素的影响，使得组件之间发生了一定的摩擦或者碰撞，进而使得除了正常摩擦功率以外的非正常摩擦功率出现，这样一来系统当中的各个组件就会受到大量的磨损，从而引发功率损失，最终也就导致了系统的运行效率降低。
抽油机井提高系统效率简析【摘要】油田生产中广泛使用抽油机采油，抽油机机械采油的系统效率主要包括地面效率与井下效率。
在实际生产中，地面效率容易检测、计算和调整，井下效率则取决于产液量、动液面泵效以及管柱的状况。
文章仅对提高抽油机井系统效率进行简单分析，旨在为优化设计抽油机运行参数提高油田产量提供参考。
【关键词】抽油机系统效率螺杆泵1 系统效率的理论计算将抽油机井的地面设备（抽油机）与井下设备（杆、管、泵）作为一个系统，抽油机井系统效率η是系统的输出功率P2与系统的输入功率P1之比η= P2/ P1.。
而任何一个功率变换系统都会存在着功率损失，系统的输入功率P1是系统的输出功率P2与损失功率PS之和。
P1=P2+PS综合上式系统效率可以表示为：从式中可以看出，提高系统效率的途径有两个：一是减少损失功率；二是增加有效举升的功率。
2 影响抽油机井系统效率的因素根据抽油机井工作特点，抽油机功率损失主要是抽油机正常生产时井下杆柱和液柱重量加载给电动机的负荷引起的功率损失；同时也包括抽油机传动磨损、电动机自损耗以及井下杆、管、泵液体间的磨阻造成的功率损失。
2.1 抽油机井地面部分的影响因素2.1.1 电动机自损耗电动机本身发热引起温升增加，降低了电动机的输出功率。
安装电动机功率过大，出现“大马拉小车”现象，电动机自损耗增加。
2.1.2 电路线损供电线路老化以及配电箱设计不合理时线路损耗会大量增加。
电动机进行电容无功补偿的容量值设置不合理时会出现过补或欠补，为克服过补或欠补，电机运行时能耗也会增加。
目前运行的节能配电箱都具有电容自动补偿功能，电路线损大大降低。
2.1.3 设备传动损耗设备传动损耗包括皮带传动损失、减速箱损失、四连杆机构损失和井口密封盒功率损失。
皮带传动效率较高，可达98%，其传动损失仅为2%；减速箱传动效率为90%，在润滑良好的情况下，其损失在10%左右；四连杆机构传动效率为95%，在润滑保养良好的情况下，其损失在5%左右。
抽油机井系统效率分析及提高对策摘要：抽油机井系统效率是衡量抽油井工作水平高低的重要参数，它不仅反映了油井目前的工作状况，更是一项反映油井工作效率和用电损耗的重要指标。
提高抽油机井系统效率是降低原油成本，提高油井管理水平的重要手段。
通过现场调查和数据采集，分析了产液量、拖动系统、抽油机平衡和有效扬程对系统效率的影响，针对产液量低、拖动系统高耗能、抽油机平衡调节和有效扬程等方面存在的问题采取优化生产参数、更换节能电机、调平衡等措施，对采取措施前后的效果进行了分析对比，测试结果表明，平均机采系统效率由26.28%提高到31.12%，年节电1012×104kW·h，在一定程度上提高了油田开发经济效益。
关键词：抽油机井系统效率影响因素措施一、基本概况近年来，针对抽油机设备运转时间长，管理标准和要求不断提高等实际情况，抽油机井系统效率低等成为制约生产效益的瓶颈。
抽油机井具有泵深、排量选择范围大的特点，针对胜利油田桩西采油厂管理区块的特点，开展抽油机井系统效率调查分析，造成机采系统效率较低的原因一是相当一部分油井的动液面在井口而泵挂较深；二是部分油井的产液量比较低；三是部分抽油机配套电机的效率低，大马拉小车；四是部分油井的套压比回压大造成有效扬程较低，通过采取相应措施提高抽油机井生产系统的设计水平及油井管理水平，从而提高机采系统效率。
二、机采系统效率统计对桩西采油厂桩二区采油一队的35口抽油机井进行了系统效率测试，采集了各油井正常生产时的日耗电量、生产基础数据以及其他与系统效率有关的基础资料。
测试结果表明，油井平均动液面1245m，平均沉没度655m，单井日产液8.6t，平均泵效45.6%，平均日耗电132.6 kW·h，系统效率26.28%。
三、影响机采井系统效率因素分析抽油机井采油的原理是将电能从地面传递给井下液体，从而把井下液体举升到井口。
抽油机井影响抽油机井系统效率的主要因素有：（1）电机负载率的影响。
提高抽油机采油系统效率研究抽油机是一种重要的采油设备，其安装在井口，利用机械力将地下原油抽出地表。
抽油机采油系统是由抽油机、管线、阀门、油泵等组成的一个复杂系统。
优化抽油机采油系统设计和提高其效率对于圆满完成采油工作至关重要。
提高抽油机采油系统的效率是一个多方面的问题，需要从系统的各个方面入手进行分析。
首先，抽油机的选择和配合应当合理。
抽油机的类型和性能直接关系到采油系统的能耗和效率。
应当选择适当的抽油机类型和规格，并对其进行合理的配合。
其次，管线系统的设计非常重要，包括管线的材质、管径、气阻和腐蚀等问题。
管线系统的设计需要结合地形和地貌等实际情况进行，保证管线的稳定性和尽可能的减少管道阻力。
阀门等其他附件的选择与管线系统的性能及健康指标有关。
这些因素间存在较大交互作用，考虑全局、优化匹配可以提高采油效率。
在管线系统设计好后，还需要进一步考虑油泵的选择和容量。
油泵的流量与抽油机的气体功率、工况、油藏含油层厚度、韧性、油管直径和气液比等因素有关。
通过与抽油机的参数进行匹配，使得施工后的采油系统能够保持良好的性能和高效率。
此外，还有抽油机、油泵、管线系统故障分析与损失控制等方面需要重视。
及时对系统中的异常情况进行检测、定位和排除，可以大大减轻系统在采油过程中的能耗和效率损失，并保障抽油机采油系统的安全运行。
总之，提高抽油机采油系统效率是一个环节与系统建设紧密关联的过程。
自始至终，都需要聚焦于系统重心、从总体到细节去分析、优化设计、跟踪运行。
要综合考虑抽油机、油泵、管线和阀门等因素，建立完整、健全的监测体系，并对系统的所有设计要素进行深度优化和匹配，以达到提高效率和稳定性的目的。
第26卷 第4期2005年7月石油学报AC TA PETROL EI SIN ICAVol.26 No.4J uly2005 基金项目:中国石油天然气集团公司“九五”科技攻关项目(97科字116号)部分成果。
作者简介:姚春东,女,1964年11月生,1989年毕业于大庆石油学院,获硕士学位,现为燕山大学机械工程学院副教授,主要从事机械力学及采油机械设计与动态仿真领域的教学和科研工作。
E 2mail :ycd 04@文章编号:0253Ο2697(2005)04Ο0106Ο05提高抽油机井系统效率的计算机仿真分析姚春东(燕山大学机械工程学院 河北秦皇岛 066004)摘要:应用系统动态参数的计算机仿真方法,对抽油机井悬点示功图、曲柄轴扭矩、电动机输入功率、排量系数、有效功率等动态参数的仿真计算方法进行了改进,建立了系统效率仿真分析的数学模型。
根据油井产能协调关系,建立了油井抽汲参数调整后的系统效率仿真模型,开发了抽油机井系统效率仿真分析的计算机软件。
通过大量仿真计算,总结出了一套提高抽油机井系统效率的有效途径。
关键词:抽油机井;系统效率;抽汲参数;数学模型;仿真分析中图分类号:TE 833 文献标识码:AComputer simulation for enhancing system eff iciency of rod pumping w ellYao Chun 2Dong(College of Mechanical Engineering ,Yanshan Universit y ,Qinhuang dao 066004)Abstract :The simulation methods for calculating dynamic parameters of rod pumping system ,such as polished rod dynamometer card ,crank shaft torque ,motor input power ,displacement coefficient and effective power ,were systematically improved ,and the mathematical models for simulating system efficiency were set up.By using the improved suction parameters containing polished rod stroke ,pump plunger diameter and pump depth changed ,the mathematical models of simulating system efficiency were developed ac 2cording to coordination equation of well production.The computer simulation programs for system efficiency of rod pumping wells were developed.According to a lot of simulated results ,the effective methods for enhancing the system efficiency are presented.K ey w ords :rod pumping well ;system efficiency ;suction parameter ;mathematical model ;computer simulation 计算机仿真技术是分析系统工作行为、探索改善系统性能的有效方法。
目前计算机仿真技术广泛应用于抽油机井动态参数的模拟计算[1],例如研究抽油杆柱、油管柱、液柱的振动行为[2,3],并以此为基础研究悬点示功图、曲柄轴扭矩等动态参数的计算方法。
笔者在抽油机井动态参数计算机仿真技术的基础上,改进了系统输入功率、排量系数和有效功率的计算方法,并建立了系统效率计算机仿真的数学模型。
通过仿真计算来分析影响系统效率的主要因素,探索提高系统效率的有效途径。
1 系统效率仿真模型系统效率仿真的目的就是在已知抽油设备(抽油机、电动机的类型与规格)、抽汲参数(冲程、冲次、泵径、下泵深度、抽油杆柱组合)、油井参数(含水量、气油比、粘度、动液面、油压、套压)的条件下,对油井的排量系数、实际产液量、有效功率、系统输入功率进行仿真计算,进而对系统效率进行仿真计算。
抽油机井系统效率η定义为[4]η=N e N M×100%(1)式中 N e 为系统的有效功率,kW ;N M 为系统的平均输入功率,即电动机的平均输入功率,kW 。
111 系统有效功率石油行业标准推荐的有效功率的计算公式为[4]N e =Q H ρm g86400(2)式中 ρm 为油水两相混合液密度,103kg/m 3;Q 为油井实际产液量,m 3/d ;H 为有效举升高度,m ,其计算式为H =H d +(p o-p c )ρm g×10-3(3)式中 H d 为油井动液面深度,m ;p o 为井口油压,Pa ;p c 为井口套压,Pa 。
在式(2)和式(3)中,井口油压、套压、动液面为已知的油井参数。
井液含水率也是已知参数,即油水 第4期姚春东:提高抽油机井系统效率的计算机仿真分析107 两相混合液密度ρm 为已知。
因此,在利用式(2)和式(3)计算有效功率时,关键是计算油井实际产液量。
油井实际产液量由下式计算Q =1440×π4D 2Snα(4)式中 D 为抽油泵柱塞直径,m ;S 为悬点冲程长度,m ;n 为悬点冲程次数,min -1;α为抽油泵的排量系数(即泵效),%。
排量系数的仿真精度直接影响油井产液量与系统有效功率的仿真精度。
目前教科书与有关专著都没有考虑泵筒内工作压力不同对气液比所产生的影响,即假设泵筒内气液比为常量且等于沉没压力条件下的气液比[5]。
笔者根据抽油泵的工作理论,建立了新的计算抽油泵排量系数的公式为α=ηS ηF ηL ηV (5)式中 ηS 为柱塞有效冲程系数;ηF 为充满系数;ηL 为泵的漏失系数;ηV 为沉没压力条件下溶气原油的体积系数。
各系数的计算式分别为ηS =S p /S ηF =11+R 1-KR 1-p s p d1k1+Rp sp d1k-1ηL =A p S ηS ηF ηV -ΔQ A p S ηS ηF ηVηV=1(1-n w )B ops +n w B wps(6)式中 S p 为柱塞的冲程长度,m ;R 为泵吸入口气液比,m 3/m 3;K 为余隙系数,K =S 0/S ,S 0为余隙长度,m ;p s 为抽油泵吸入口沉没压力,M Pa ;p d 为抽油泵排出口排出压力,M Pa ;A p 为抽油泵柱塞的横截面积;k 为天然气多变过程指数;n w 为含水率;B ops 为泵吸入口条件下泵筒内原油的体积系数;B wps 为泵吸入口条件下水的体积系数;ΔQ 为在柱塞的一个冲程过程中,液体经柱塞与泵筒之间的间隙漏失量,m 3,其计算式为[5]ΔQ =πD Δp δ312μL c1+32ε2T u(7)式中 Δp 为上冲程柱塞上下压差,Pa ;δ为柱塞与泵筒之间的平均半径内隙,m ;L c 为柱塞长度,m ;ε为相对偏心率,ε=e/δ;e 为柱塞中心线相对于泵筒中心线的偏心距,m ;T u 为柱塞上冲程所对应的时间,s ;μ为油井内液体的动力粘度,Pa ・s 。
112 系统输入功率文献[6]介绍了一种抽油机井输入功率的计算方法。
该方法是在以下4个简化条件下得到的:①悬点做简谐运动;②抽油泵充满液体;③没有考虑抽油杆柱振动对悬点载荷的影响;④没有考虑电动机瞬时功率利用率不同对电动机瞬时运行效率的影响。
显然,在上述假设条件下所建立的系统输入功率的计算方法具有很大的局限性,计算误差较大。
抽油机井动态参数的计算机仿真技术可以充分考虑抽油机的精确运动特性与油井的实际情况,对悬点示功图进行仿真。
11211 悬点示功图仿真模型悬点示功图的计算机仿真模型由描述抽油杆轴向振动的波动方程和边界条件组成[1],即92u 9t 2=c 292u 9x2-v 9u 9t EA9u9xx =L=P p (t )9u9t x =0=U 0(t )(8)式中 P p (t )为泵负荷的时间函数,N ;U 0(t )为悬点位移,m ;u 为抽油杆柱任意截面x 在t 时间的位移,m ;c 为声波在抽油杆中的传播速度,m/s ;ν为阻尼系数,1/s ;L 为下泵深度,m ;E 为抽油杆材料弹性模量,N/m 2;A 为抽油杆横截面积,m 2。
在式(8)中,边界条件的模拟是悬点示功图仿真的关键。
泵负荷时间函数P P (t )的具体模拟方法见文献[1],悬点位移U 0(t )的计算方法见文献[7]。
通过差分可以求得数学模型式(8)的数值解。
求得抽油杆柱任意截面的位移u (x ,t )后,悬点载荷W 由下式计算,即W =EA9u9x x =0(9)11212 曲柄轴净扭矩对于游梁式抽油机的曲柄摇杆机构,当悬点在上冲程时,曲柄为主动件,悬点为被动件;当悬点在下冲程时,悬点为主动件,而曲柄为被动件。
即在曲柄摇杆机构中存在着能量的反向流动,曲柄摇杆机构同时存在拖动与被拖动两种运动状态,这种能量的反向流动将增加机构的能量损失。
考虑到能量的反向流动,曲柄轴净扭矩由下式计算M N =T F (W -B w )ηk 1CL -M C sin (θ-τ)(10)式中 M N 为曲柄轴净扭矩,N ・m ;T F 为扭矩因子;B w为抽油机结构不平衡重,N ;M C 为曲柄平衡重的最大平衡扭矩,N ・m ;θ为曲柄转角,rad ;τ为曲柄平衡重偏置角,rad ;ηCL 为曲柄到抽油机悬点的机械传动效率;k 1为系数。
当悬点运动速度v A >0时,即悬点在上冲程时,k 1=-1;当悬点运动速度v A ≤0时,k 1=1。
11213 电动机输出功率对于游梁式抽油机,减速箱曲柄轴净扭矩一般存108 石 油 学 报2005年 第26卷 在负值,即皮带减速箱传动装置也存在拖动与被拖动两种运动状态。
电动机瞬时输出功率由下式计算N MO =M N ・ω1000×ηk 2MB(11)式中 N MO 为电动机瞬时输出功率,kW ;ηMB 为皮带与减速箱的传动效率;ω为曲柄转动的角速度,1/s ;k 2为系数。
当M N >0时,k 2=-1,当M N ≤0时,k 2=1。
