抽油机系统效率

浅谈抽油机井系统效率有杆抽油设备在机械采油中占有相当大的比重，在我国90000多口机采井中，抽油机井约占90%。

因此本文以抽油机井系统效率为研究对象，围绕提高抽油机井系统效率分析问题，提出解决办法，并跟踪调查检查效果。

抽油机井系统效率是指地面电能传递给地下液体，将液体举升到地面的有效做功能量与系统输入能量之比。

即：抽油机的有效功率与输入功率之比。

η=×100%１.抽油机的输入功率拖动抽油机的电动机的输入功率为抽油机的输入功率NN=式中N——抽油机输入功率,KW;n——有功电能表所转到圈数,r;K1——电压互感器变化，常熟;n——有功电能表耗电为1KW*h时所转的圈数,r/(kw*h)；t——有功电能表转圈所以的时间,s。

2.抽油机的有效功率N在一定扬程下，将一定量的井下液体提升到地面所需要的功率为有效功率，又称水功率。

N=式中N——抽油机井有效功率（又称水功率），KW；Q——油井实际产液量，m/d；H——有效举升高度，m；ρ——油管内混合液密度,10kg/m;ρ=0.66(1-0.1402f)式中f——抽油井的含水率，%有效举升高度H由下式计算：H=H+式中H——抽油机井动液面深度p——井口油压p——井口套压3.计算公式根据系统效率定义和以上公式整理后得：η=系统效率分为地面效率和井下效率，以光杆悬绳器为界，悬绳器以上为地面效率，悬绳器以下为井下效率。

可表示为：η=η·η式中η——抽油系统的地面效率：η——抽油系统的井下效率。

有杆抽油系统效率最大目标值分析:3.1地面效率的最大目标值抽油机系统由电动机，皮带轮，减速器（由3副齿轮和3副轴承组成）和四连杆结构（由3副轴承和钢丝绳组成）组成。

查有关的机械工程手册，电动机最大效率达95%，但是由于抽油机载荷的不均匀及电动机功率因数较低等原因造成抽油系统的电动机效率最大只能达到η1=80%皮带轮的效率η=90%，齿轮的传递效率η=98%（3副），轴承的效率η=99%（3副），皮带轮-减速器的效率可表示为η2=η·η·η=90%×（98%）×（99%）3=82%抽油机四连杆机构的效率主要是受轴承摩擦损失和驴头钢丝绳损失变形损失的影响，轴承效率取η=99%（3副），钢丝绳效率取η绳=98%，故四连杆结构效率可表示为η3=η·η绳=（99%）3×98%=95%于是，地面效率最大目标值表示为η=η·η·η=80%×82%×95%=62%3.2井下效率的最大目标值据前所述，抽油系统的井下效率可表示为盘根盒效率，抽油杆柱效率，抽油泵效率和油管效率的乘积，有石墨润滑时，盘根盒效率η=90%，抽油杆柱效率η=90%，抽油泵效率η=80%，油管柱效率η=95%。

在油田生产作业过程中，抽油机是十分重要的设备，抽油机的主要功能就是将地层中的原油开采出地面，由此可见，抽油机的运行效率将直接关系到油田的生产效率，同时间接影响油田的经济利益。

在抽油机运行的过程中，受到各种因素的影响，很可能出现系统效率下降问题，本次研究将对抽油机系统效率的影响因素进行深析，并提出提高抽油机系统效率的相关措施，为促进我国油田的进一步发展奠定基础。

一、抽油机的构成抽油机装备并不是单一的机械设备，而是由很多设备组合起来的一个系统。

通常来说，抽油机装备有抽油机、抽油泵、抽油杆、控制设备、辅助设备、传动设备等部分。

抽油机装备从地面贯穿到地下，对设备的管理同样也从地面贯穿到地下，不仅包括对地面设备的维护和管理，还要对地下套筒等设备进行管理。

抽油机装备结构复杂，工作环境恶劣，经常会出现设备紧固不到位、润滑效果不佳的情况，这对抽油机装备的安全运行是一项严峻的考验。

为了保障抽油机装备的安全运行，需要对抽油机装备实行长期持续的维护和管理。

二、影响抽油机系统效率的因素1.电动机损失功率一般来说，抽油机的系统效率受到多种因素的影响，其中，电动机的功率损失对抽油机系统效率的影响相对较大，在抽油机运行的过程中，抽油杆会进行上下冲程作业，由于该过程抽油杆所受载荷存在一定的差异，下冲程作业会浪费大量的能量，在进行上冲程作业时，由于需要将井底的原油开采出地面，所以需要的能量较多，由此可见，上下冲程作业电动机的做功存在较大的差异，进而出现大量的功劳损失问题，针对此问题，油田企业需要引入平衡装置，对电动机做功过程中的部分功率进行储存，进而解决上下冲程作业过程中的能量损失问题。

2.抽油设备抽油机设备是现阶段应用较为广泛的机械采油设备，地面抽油机设备通过游梁、连杆、变速箱等部件，将电机提供的电能转换为带动抽油光杆设备上下运动的机械能量，但在能量转换的过程中受到多种因素影响不可避免地发生能量损耗，最终的实际输出能量与电机设备供应能力比值小于1，如机械设备运转摩擦力、能量转化结构以及机械设备的工作状态等因素，均会对能量转换效率带来影响。

提高抽油机井系统效率的有效对策随着石油资源日益枯竭，提高抽油机井系统的效率变得尤为重要。

只有通过有效的对策，才能更好地利用地下资源并降低能源消耗。

以下是一些提高抽油机井系统效率的有效对策。

1. 完善设备维护计划：定期检查和维护抽油机井设备，确保其正常运行。

这包括清洗和更换油管、检查接头和密封件等。

通过定期维护，可以及时发现潜在问题并采取正确措施，从而避免系统效率下降。

2. 优化泵杆设计：泵杆是抽油机井系统的关键部件之一。

优化泵杆的设计，可以减少能量损失和泵杆振动，提高抽油机井系统的效率。

可以改善泵杆材料的强度和刚性，降低泵杆的重量和摩擦损失。

3. 提高油井的生产能力：通过改进油井的设计和操作，提高其生产能力，可以提高抽油机井系统的效率。

可以采用增加油井抽采压力、调整油井口径等方法，提高油井的产能。

还可以改善油井的注水和采油工艺，增加油井的输出率。

4. 优化抽采工艺：抽采工艺的优化也是提高抽油机井系统效率的关键。

可以通过改进抽油机井系统的控制策略、调整抽采参数等，实现系统的最优化运行。

可以根据油井的产能和液位情况调整抽油机的运行参数，保持系统的稳定工作状态。

5. 应用先进技术：随着科技的不断进步，很多先进技术可以用于提高抽油机井系统的效率。

可以采用智能化监测系统，实时监测抽油机井系统的运行状态，及时发现并处理故障。

还可以应用物联网技术、大数据分析等，对抽油机井系统进行优化调控，提高系统的效率和稳定性。

6. 培训操作人员：抽油机井系统的操作人员是保证系统高效运行的关键。

培训操作人员，提升其技能水平，可以提高抽油机井系统的效率。

操作人员需要了解抽油机井系统的工作原理、设备维护方法等，能够及时处理系统故障并调整系统参数。

通过完善设备维护计划、优化泵杆设计、提高油井的生产能力、优化抽采工艺、应用先进技术和培训操作人员等对策，可以有效提高抽油机井系统的效率。

这些策略的实施不仅能够减少能源消耗和环境污染，也能够更好地利用地下资源，实现可持续发展。

机采系统节能指标一、抽油机井系统效率抽油机井系统效率是指将液体举升到地面的有效作功能量与系统输入能量之比，即抽油机的有效功率与输入功率的比值。

ie p p =η 其中，抽油井的有效功率是指将井内液体举升到地面所需要的功率；抽油机的输入功率是指拖动机械采油设备的电动机总的消耗功率。

抽油机的输入功率可由现场测试取得，抽油井的有效功率可由以下公式计算：Q·H·ρ·gP e ＝————————86400式中：Ｐe ——有效功率，KW ；Q ——油井日产液量，m 3/d ；H ——有效扬程，m ；ρ——油井液体密度，t/m 3；g ——重力加速度，g=9.8m/s 2；其中有效扬程：（Po —Pt ）×1000H=Hd + --————————ρ·g式中：Hd ————油井动液面深度，m;Po ————井口油压，MPa;Pt ————井口套压，MPa;二、抽油机井平衡合格率1、抽油机井平衡度抽油机井稳定运行过程中，下冲程时的最大电流与上冲程时最大电流比值。

（80-100%合理，小于80％欠平衡，大于100%超平衡）。

平衡度=(I下行峰值/I上行峰值) ×100%采液用电单耗：油井采出每吨液的用电量，单位Kw.h/t 采液用电单耗＝W/Q式中：W—油井日耗电量，Kw；Q—油井日产液量，t3/d 2、抽油机井平衡度合格率：抽油机井平衡度达标的井数占总开井数的比值。

抽油机井平衡度合格率=(S合格/S总)×100%式中：S合格—抽油机井平衡度达标的井数；S总—抽油机开井总数。

三、抽油机井泵效抽油机井的实际产液量与泵的理论排量的比值叫做泵效。

η=（Q实/Q理）×100%；式中：η—泵效(%) Q实—指核实日产液量(m3/d)；Q理—泵理论排液量(m3/d)；其中：Q理=1.1304×10-3×S×N×D2式中：S—冲程(m) N—冲数(n/m) D—泵径(mm)；四、采液用电单耗油井采出每吨液的用电量，单位Kw.h/t采液用电单耗＝W/Q式中：W—油井日耗电量，Kw；Q—油井日产液量，t3/d。

抽油机井系统效率和混合液比重的计算方法
1、输入功率Wi
1000/243⨯=φIVCOS W i
其中：
Wi —i 井的电动机实际耗电量 kWh/d ；
I —平均电流 （A ）；I=0.6×（I 上+I 下）/2；
cos φ—功率因数。

取0.8
V —电压 （v ）
2、混合液的比重
ρ=（1-f w ）×ρo +f w ×ρ
w
其中：
fw —含水率
ρo — 油的密度 t/m 3
ρw —水的密度 t/m 3
3、抽油机井有效扬程Hi
Hi=H 动i +100×（P 油i -P 套i ）/ρ
其中：
H 动i — i 井的动液面 m ；
P 油i — i 井的回压 Mpa ；
P 套i — i 井的套压 Mpa ；
4、单井机械采油系统运行效率 ηi %1002.367⨯∙∙=
Wi Hi Qi i ρη Qi — i 井的产液量 m 3/d
5、机械采油系统平均运行效率 η
∑∑∙=i i Q Qi ηη
混合液比重的计算方法
γ液=γ水*γ油/〔γ水-(γ水-γ油)fw
式中：fw为含水重量百分比；%
γ油原油比重，尽量采用近期原油全分析的比重；
γ水油井采出水的比重，对于有游离水的井，用比重计实测比重；对于无游离水的井，根据化验的CL-用下面的公式计算出γ。

水
γ水=1+0.0106 CL-
式中：CL-单位为mg/l。

抽油机井系统效率影响因素及措施权衡抽油机工作质量好坏的关键指标便是抽油机井体系的效率，它在体现油井当前任务进度的同时，也可以对油井的任务效率以及耗费的电量做出检测。

对抽油机井体系的效率进行提升不仅可以使原油的本钱减少，还可以很大程度上提升油井的管理质量。

标签：抽油机井;系统效率;影响因素根据在现场的考察以及对数据的搜集结果，解析出了可以对抽油机体系效率产生影响的产液量多少、拖动体系、抽油机的平衡以及有效的扬程等方面的情况，对于产液量不高、拖动体系耗费能源太大、抽油机的平衡调整情况以及有效的扬程这些问题，可以对生产的参数进行完善、使用更为节能的电机、或者对抽油机平衡进行调整。

然后分析一下前后比对情况，可以看到，抽油机平均的效率提升了五个百分点，每年节省电量大约十万千瓦每小时，对油田的经济开发利益有很大的帮助。

本篇文章主要是简单描述解析了抽油机井体系的情况，并且给出了一些相应的改善方法。

1.基本状况由于当今社会对石油的需求越来越多，开发石油的机构对石油的开采力度也越来越大，然而这几年抽油机井体系大体效益都有了一定程度的下滑，对开发的石油品质造成了很大的影响。

抽油机体系大体效益的提升方法便成了石油行业将来进展的关注重点。

最近几年，抽油机设备运行的时间太长，管理的准则以及需求不停升高的状况，抽油机井体系效益不高都对生产的利益产生了很大的阻碍。

抽油机井的泵比较深，排量较大，对于胜利油田管理区域的特征，对抽油机井体系的效益进行了剖析和考察，使机采效益不高的因素大致有四个，首先大多数油井的动液面和泵的深度不一致;其次有些油井的产液量是中等偏下的水平;然后也有一些抽油机相配的电机效益不高;最后还有一些是油井的套压和回压不一致致使有效扬程不高，根据有关方式对抽油机井生产体系的设计水准和管理水准进行提升，进而使机采体系的效益得到提升。

2.抽油机井体系效益各个影响因素剖析2.1抽油机地下运行的因素2.1.1被抽石油的原材料因素抽油机井体系就是开发已被找到的油田，而其地下运行配置就是把油田里全部石油资源抽取出来，然后顺着管道把石油吸到地面抽油机体系作出相应处理。

抽油机井系统效率影响因素及提高方法摘要：从技术管理和运行参数两方面入手，分析了影响抽油机井系统效率的各项因素，并在设备、参数调整、日常管理等方面提出了提高机采井系统效率方法。

抽油机抽油机井系统效率是指抽油系统在一段时间内用于举升液体所消耗的有用功功率与电动机输入功率的比值，表达了该抽油机井的总体效益和能量的综合利用情况。

关键词：抽油机井；系统效率；影响；对策一、影响因素抽油机井系统效率影响因素多，管理难度大。

从系统效率指标完成情况及理论计算，对机采井系统效率影响因素进行了全面剖析，其影响因素主要有以下几方面。

1.1技术管理抽油机在运行过程中，技术管理对抽油机的运行参数、设备匹配等都起到一定的制约作用，因此对系统效率影响很大。

（1）机型。

由于地下油层的各种情况是动态变化的过程，机采井实际采液也随之变化，随着油田开发的进一步深入，产液量逐步下降，部分老井机型偏大，影响系统效率。

（2）抽油杆。

抽油杆工作时，不仅传递轴向拉压载荷，还传递轴向位移、速度和加速度。

抽油杆在井下刚度相当低会引起杆柱的弯曲，使杆柱与油管柱产生接触摩擦，加大悬点载荷，随抽油杆直径增加，抽油杆重量增加，其悬点载荷增大，系统能耗加大，系统效率下降。

（3）功率利用率。

目前，油田上普遍以游梁式抽油机为主，由于抽油机负载为周期性变化负载，同时考虑抽油机启动转矩及峰值电流等因素，投产时设计电动机往往偏大，产生载荷过低现象，造成电动机运行效率较低。

（4）平衡率。

当抽油机不平衡时，上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽油机反而带着电动机运转，从而造成功率的浪费，降低电动机的效率和寿命。

随着开采时间和井况的变化，抽油机井的平衡状态也随之变化，抽油机井系统的平衡度对抽油机井的系统效率影响较大。

1.2运行参数（1）高沉没度。

随着举升高度的增加，系统效率也增加。

当下泵深度一定时，随着举升高度的增加，而抽油泵的沉没度逐渐变小，导致抽油泵的排量系数下降，使抽油泵产量减少，进而影响系统效率的提高。

抽油机井系统效率影响因素及应对措施摘要：从泵效、参数、沉没度、电机、平衡率等不同因素入手，分析了系统效率的影响因素，并提出了相应的措施。

结果表明，抽油机的平衡率在85%~100%之间时，系统效率可提高1.5个百分点左右，随检泵下入气锚可提高了10.8个百分点，应用节能电机、合理流压及盘根过紧度对系统效率影响较大。

关键词：抽油机井系统效率节能一、系统效率计算公式，，式中：P1-电机的输入功率，kW；P2-有效功率（水功率），kW；Q-产液量，t/d；H-举升高度（或有效扬程），m；g-重力加速度，g=9.8 m/s2；H-有效扬程，m；Hd-实测油井动液面深度，m；Po-油压，MPa；Pt-套压，MPa；fw-含水率，%；ρo-油的密度（ρo =0.86），t/m3；ρw-水的密度（ρw =1.0），t/ m3。

二、影响因素与应对措施2.1摩擦损失在计算油井的系统效率时，如果油井流压下降，泵的举升压头变大，抽油泵做的大部分是有用功，而在相同的液量下，如果回压升高，摩擦压损变大同样使泵的举升压头变大，使得电机作无用功。

通过定期清理管线和调节转油站的回油压力，降低抽油泵所作的无用功，这方面通过制度和工艺改造是可以达到的。

可采取降低油管回压和摩擦损失的措施，降低地面管线的压力损失。

（1）回压及套压。

油井井口的回压存在，增加了上冲程时的悬点载荷力，当回压增加时，相当增加抽油杆的重力，上冲程悬点载荷增加，导致电机耗能增加。

回压过高，悬点载荷增大，亦造成泵的的漏失，影响系统效率。

当套压过大时，降低泵举升的有效扬程，导致系统效率下降。

（2）沉没度。

根据系统效率计算公式，增加有效扬程可提高系统效率，即满足泵的沉没压力下提高泵的扬程，降低动液面保持合理沉没度。

沉没度与泵效有关，随着沉没度的增加，泵效增加，当沉没度达到一定值时，泵效增加趋势变缓。

（3）管柱结构。

油井正常抽吸时，由于液柱载荷使抽油杆和油管柱发生伸缩变形，引起活塞和泵筒在一定范围内相向运动，使活塞的冲程小于光杆冲程，其值称为冲程损失，冲程损失越大，产量损失越大，泵效就下降的越多。