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。

抽油机井系统效率影响因素分析与改进措施作者：李林来源：《教育科学博览》2013年第09期摘要：机采系统效率主要由地面运行设备的效率和井下杆管泵效率两部分构成，本文从地面设备、井下杆管、泵和管理及油井的参数设计等方面分析了影响抽油机井系统效率的因素，本文从有杆泵抽油机井的井下工具、地面设备、配套设施等各个环节，对影响有杆泵机采系统效率的因素进行了细致地分析，并针对各影响因素提出了有效的对策，对于提高有杆泵抽油机井的系统效率，降低油井运行成本，实现油井节能降耗，具有一定的指导意义。

1 抽油机井系统效率影响因素分析随着油田的开发，埕东油田进入高含水期，抽油机长时间的低效运行，不仅造成大量电能的浪费，而且影响设备的使用寿命，提高抽油机机采效率是一个复杂的系统工程，主要取决于设备状况、参数优化等方面，通过加强分析，确定科学的调整方式，实现供采协调，充分发挥油井产能，从而降低能耗，提高经济效益。

影响有杆泵抽油机井系统效率的因素较多，它不仅受抽油设备和抽油参数的影响，而且还受油井管理水平和井况的影响。

由于能量在转换和传递过程中，总会发生能量损失，用Pi表示输入功率，用Pe表示有效功率，用△P表示损失功率，则有：Pi=Pe+△P根据抽油机井系统的组成情况，可以把损失功率△P分解为8个部分，即：（1）电动机损失部分功率△P1：当电动机输出功率为额定输出功率的60-100%时，电动机的工作效率与额定效率接近或相等，否则将低于额定效率；而在抽油机工作时，负荷变化极大，所以其电动机的工作效率低于其额定效率。

据资料显示，电动机的额定效率约为90%，而应用于抽油机上的工作效率只有70%左右，这部分功率损失对系统效率的影响很大。

（2）带传动部分的损失△P2：油田应用较为普遍的普通V带、窄V带和同步带的效率一般在在95%左右，即这部分的损失功率为5%。

（3）减速器部分的损失△P3：减速器损失分轴承损失和齿轮损失两部分，一副轴承的功率损失约为1%，共三副合计为3%，一副齿轮功率损失为2%，三副为6%，故减速器的损失功效率9%。

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。

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。