抽油机系统效率分析

抽油机井系统效率影响因素分析摘要：抽油机井目前普遍存在系统效率偏低的问题。

本文通过对机采系统的理论计算，分析了系统效率的构成及影响因素，结合油井生产运行情况，认为地面设备、井下工具、采油管理等都不同程度地影响了机采井系统效率的提高，从而从管理和新技术运用等方面有针对性地提出了提高机采井系统效率的多项措施。

关键词：抽油机井系统效率措施1 机采系统效率影响因素及分析1.1 地面设备对系统效率影响分析1.1.1 电机影响电动机是抽油机井的主要动力设备，也是油田主要的耗能设备之一，机采系统的耗电量最终也体现在电动机耗电上。

电机的影响关键在于电机负载率的影响。

电机负载率过低时,电机效率和功率因数下降,电机处于“大马拉小车”现象,严重影响抽油机系统效率。

多年来抽油机的驱动电机一直采用通用系列异步电机，这种电机额定功率运行时的效率和功率因数呈现最大值，而当负载降低时，效率和功率因数都随之下降，无功损耗随之增大。

为解决异步电机所带弊端，我站从2009年开始推广使用永磁电机等节能电机，目前，节能电机已经占全站总电机数的76.5%。

1.1.2 皮带影响皮带在转动过程中会带来功率损失，皮带传动损失包括:①绕皮带轮的弯曲损失。

②进入与退出轮槽的摩擦损失。

③弹性滑动损失。

④多条皮带传动时，由于皮带长度误差及轮槽误差过大造成的各条皮带间载荷不均而导致的功率损失。

现在使用的皮带一般都是联带和单带，通过上面的分析，我们发现联带与单带相比，能够减少能量损失，所以应尽量使用联组皮带。

1.1.3 减速箱影响减速箱损失包括轴承损失和齿轮损失，它们都是由摩擦引起，减速箱中一般有三对人字齿轮，齿轮在传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就会发生摩擦与损失，增加动力消耗，降低传动效率。

如果减速箱润滑不好，减速箱的损失将增加，效率将下降。

1.1.4 四连杆机构影响在抽油机四连杆机构中共有三副轴承和一根钢丝绳。

四连杆机构损失主要包括摩擦损失及驴头钢丝绳变形损失。

881 抽油机井系统效率及影响因素分析从抽油机井系统来看，其能够持续地进行能力转化与能量传递，有效能量与油井的入口能量之比是油井采油系统的效率，而系统的效率，则包括地面和井下效率，从四连杆、减速箱、皮带、电动机等构成，后者是油管柱效率、抽油泵效率、抽油杆效率、盘根箱效率构成的。

地面因素主要有抽油机在运转过程中负荷具有交变载荷的特点，要求在选择驱动电动机容量时都留有足够的裕度。

井下因素主要有油管柱功率损失直接影响到机采系统效率的高低，其损失主要包括油管漏失损失、产出液与油管内壁产生的摩擦损失和油管弹性伸缩损失等。

抽油杆的摩擦及弹性伸缩损失。

设计和管理因素主要有泵径、泵深、冲程、冲次的大小对杆柱和液柱的惯性载荷、泵阀球的运动、柱塞的有效行程及运动状态都起着决定作用[1-2]。

2 提高抽油机井提高系统效率措施系统效率是由产液量、有效扬程、电机输入功率等因素决定的要提高系统效率就必须要减少各个环节的损失。

2.1 优化抽油机井间开制度单井系统效率的高低是有杆抽油井运行是否协调的重要标志，单井系统效率越高，产液的吨油耗电量越少。

以“有效冲程最大化、生产载荷最小化”为原则，重点开展油井间开、参数优化、平衡调整等工作，治理井泵效提高5.6%，系统效率提升1.2%[3]。

通过评价电费与效益关系，确定无效井临界效益产量0.033吨/小时，依据液面恢复，按照单井供液能力，确定停井时间。

关井时间通过液面恢复法确定最佳关井时间5天。

充分依托现有数字化建设条件，通过数据采集、远程控制两个方面的智能化技术建设，实现油井管理智能化，打造智能采油示范区，图1[4-5]，见表1。

图1 地层井下关井压力测试抽油机井机采系统效率影响因素分析陈鹏 曹开开 刘强延长油田股份有限公司志丹采油厂 陕西 延安 716000摘要：油田开采选用的多为有杆抽油法，近些年来油田开采工程的开展，采油成本有了明显的上升，采取针对性的改进措施，以此来提升采油效率，提高油田开采的经济效益。

影响抽油井系统效率因素分析与改进措施摘要：抽油井系统效率是评价抽油井抽油机系统用能水平的重要指标，也是反映采油生产用能水平的重要指标。

当前，抽油机系统的效率比较低，对该系统的优化成为油田相关部门的首要任务。

而提高抽油井系统效率是油田降本增效的重要途径。

本文从地面、地下、管理三个方面系统分析影响抽油井系统的因素，并提出了提高抽油井系统效率的措施。

关键词：抽油机系统效率改进措施1 抽油井系统效率影响因素分析1.1 井下因素（1）油管柱功率损失直接影响到抽油机系统效率的高低，其损失主要包括油管漏失损失、产出液与油管内壁产生的摩擦损失和油管弹性伸缩损失等。

（2）抽油杆的影响体现在抽油杆功率的损失，包括抽油杆与油管的摩擦损失、抽油杆与井下液体的摩擦损失和杆柱弹性伸缩损失，与生产参数的确定有直接关系。

（3）抽油泵效率是抽油机系统并下效率重要的一部分，其功率损失主要为抽油泵柱塞与衬套之间的摩擦损失、泵漏失损失和产出液流经泵阀时由于水力引起的功率损失。

（4）盘根盒的影响主要表现在光杆与盘根盒中密封填料的摩擦损失，突出表现在密封填料的材质、产出液含水率的高低和井口对中程度等方面。

1.2 地面因素抽油井地面效率主要由三部分组成，即电机效率、皮带传动效率、减速箱和四连杆机构效率。

（1）抽油机电动机在正常运行时均以轻载运行，存在“大马拉小车”现象，使电机负载率低，对抽油机系统效率影响较大。

（2）传动皮带和减速箱对系统效率的影响主要表现在传动过程中摩擦造成的功率损失。

（3）抽油机四连杆机构，它对抽油机系统效率的影响主要体现在摩擦传动过程的功率损失和在往复运动过程中的弹性变形所造成的损失。

抽油机各部件松动或润滑保养不好，造成抽油机各部件之间的摩擦、变形，致使抽油机不平稳运行影响机采效率。

（4）某些抽油机平衡度达不到相关要求。

平衡度在80%-105%以上的井较多，而且随着抽油机载荷的变化和使用年限的增加，过去平衡的井也出现不同程度的不平衡，甚至有的更为严重。

影响抽油机井系统效率因素分析及措施摘要：抽油机系统效率是衡量油井工作状况的主要指标,系统效率反映着油井的生产水平,抽油机的耗电能力,目前各油田产量紧张,单方液量成本高,有必要对影响抽油机系统效率的因素进行研究,以最经济的方式实现最大的效益。

关键词：抽油机井系统效率影响因素分析提升一、影响抽油机井系统效率的因素1.地下因素1.1原油粘度原油粘度是影响油井产量的重要因素之一，由于原油粘度过大，会致使油井供液不足，油泵充不满，造成系统效率的降低。

1.2气体对系统效率的影响、在抽油过程中时，总会有气体随液体一起进入泵内。

气体占用一定的泵内容积，影响液体进泵及排油；因此，气体进入泵内会影响泵效，当大量气体进入泵内，还会产生气锁，使泵无法工作。

1.3密封盒功率损失光杆摩擦力主要与工作压力、密封材质及硬度、接触面积、运动速度和温度有关，而在调参前后仅有光杆运动速度发生变化，密封盒功率损失仅与光杆运行速度有关，且呈线性关系。

1.4抽油杆功率损失抽油杆运动过程中，杆管间、杆柱与液柱间产生摩擦造成功率损失。

在注水开发的油井中，采出液黏度较低，杆柱液柱间摩擦力仅有(100—200) N，可忽略不计。

1.5抽油泵功率损失泵功率损失包括机械摩擦、容积和水力损失功率。

其中在产液量保持不变条件下，水抽油泵损失功率仅与冲程S、冲数n和柱塞两端压差△p有关，且成线性关系，而压差△p与流压有关。

1.6管柱功率损失管柱功率损失包括管柱漏失和流体沿油管流动引起的功率损失两部分，在调参前后管柱功率损失与流速、流量有关，这两项参数在产液量稳定的条件下实际上可转化为冲次与冲程的函数关系。

因此调整参数前后对比，各部分功率损失可以变成为地面参数变化量的函数关系，从而为系统效率分析奠定了基础。

2.地面因素2.1电动机方面的影响目前大部分油田配置机型与产能不匹配，部分仍在大电机、高参数下生产，机械效率低于85％.由于抽油机的的载荷变化大，上下冲程峰值电流差异较大，及平衡度不够造成电动机负载率低、功率配置过大、运行效率下降、设备老化功率损失大等问题。

李丹丹等：油田抽油机井系统效率节能潜力分析及提高措施第10卷第9期（2020-09）我国有92%的油井采用机械采油方式[1]，但部分机采系统效率一直处于较低水平，导致油气生产能耗成本较大；因此，提高机采系统效率对油田的节能降耗工作具有重要意义。

机采系统能耗影响因素多且较为复杂，主要分地面及井下两部分[2-3]。

近几年，对胜利、西北等8家中石化范围内的油田分公司开展了4000余口井的机采系统效率测试分析，本文仅从电参数及生产参数两个影响机采系统能耗的主要方面进行节能潜力分析并制定相应的提高措施。

1机采系统效率节能潜力分析通过对机采系统测试数据进行深入、细致剖析，仅从电参数及生产参数两方面入手，发现影响油田机采系统效率的因素主要有以下五个方面。

1.1部分电动机功率因数较低1）不同类型电动机平均功率因数差异较大。

根据测试数据，对目前油田应用的安装变频器电动机、永磁同步电动机、安装电容器电动机、三相异步电动机，进行功率因数的统计分析（图1）。

由图1可知，不同类型的电动机功率因数差异较大，由高到低的排序为永磁同步电动机、变频器电动机、电容器电动机、三相异步电动机。

图1各类电动机功率因数情况统计三相异步电动机功率因数低，原因是为维持电动机运转，需要消耗一部分功率来产生磁场；永磁电动机的磁场由磁铁产生，无需消耗这部分功率；电容补偿柜是利用电容的容抗来补偿电感负载的感抗，可有效改善线路功率因数。

油田用变频器多为三相不可控元件，直流侧一般不外接电抗器，功率因数基本在0.65左右。

需要说明的是，安装变频器电动机的功率因数较高，但因产生谐波，一般不作为功率因数治理手段。

2）节能技术产品应用占比较少。

从上述分析中得出，节能技术产品应用占比是影响功率因数的主要因素，部分抽油机井应用普通电动机且投用年限较长，故功率因数较低，使得系统能耗增加。

3）节能技术产品运行状态欠佳。

在测试及数据分析过程中发现，永磁同步电动机可能存在退磁、电压过多偏离电动机反电势点（超过±2%）的问题，变频器存在运行状态欠佳的问题，电容器油田抽油机井系统效率节能潜力分析及提高措施李丹丹1刘向东2张晓菡1宋泓霖1董伟佳1（1.胜利油田技术检测中心；2.胜利油田检测评价研究有限公司）摘要：为了进一步深挖油田抽油机井系统效率节能潜力，开展了大范围机采系统效率测试工作。