淺談抽油機系統(tǒng)效率的提高

[摘 要]將抽油機井的系統(tǒng)效率影響因素分為四個能耗高的重點部位集中分析，即把系統(tǒng)分成從變壓器到電機輸出軸的動力部分；從電機輸出軸到抽油泵的輸入泵的動力傳動部分，從泵的輸入能量到泵的輸出能量的泵抽吸部分和泵的排出口到地面轉(zhuǎn)油站的泵排出部分；總效率是以上四部分效率的乘積。本文通過對四部分進行分解，分別從泵效、參數(shù)、電機、平衡率等不同因素對系統(tǒng)效率的影響進行了分析，并得出了影響系統(tǒng)效率的重要因素，提出了相應(yīng)的解決措施。

[關(guān)鍵詞]機采井 系統(tǒng)效率 節(jié)能

中圖分類號：F426.91 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）10-0270-01

引言

近年來，隨著改革開的不斷深入，油田工作的重點已由原油產(chǎn)量為中心轉(zhuǎn)移到以經(jīng)濟效益為中心，提高經(jīng)濟效益已是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。而目前整個油田的抽油機井系統(tǒng)效率僅達(dá)到25～30%，大量的能量（70%以上）在傳遞過程中損失掉，是主要的耗能設(shè)備。因此提高抽油機井系統(tǒng)效率的潛力是很大的，所以搞好抽油機的節(jié)能降耗工作，是降低成本、提高經(jīng)濟效益的必要條件和有效途徑。對研究降低油田電能消耗有著極其重要的意義。

抽油機的系統(tǒng)效率為抽油機的有效功率與輸入功率的比值。抽油機井系統(tǒng)效率愈高，其能耗愈低；抽油機井系統(tǒng)效率愈低，其能耗愈高。 抽油機井系統(tǒng)可分成四部分，即抽油機井泵抽裝置可分解成：動力部分—從變壓器到電機輸出軸；動力傳動部分—從電機輸出軸到抽油泵的輸入能量；泵抽吸部分—從泵的輸入能量到泵的輸出能量，泵排出部分—從泵排出口到地面轉(zhuǎn)油站，總效率是四個部分效率的積。要提高系統(tǒng)效率就要從這四個環(huán)節(jié)入手，降低各個環(huán)節(jié)的能量損失。

1、管線排出能量損失

抽油機井在正常工作時，從抽油泵的出口把液體排出后，要經(jīng)過油管、井口、地面管線、轉(zhuǎn)油站送到聯(lián)合站，液體從泵的出口到轉(zhuǎn)油站的能量全部由抽油泵提供，如果這部分能量相對減少一部分，將會少消耗大量的能源。這部分的能量損失主要是油井回壓，即液體在垂直管流中的磨擦損失。目前常用的回油管線規(guī)格為φ62mm，而φ62mm的管線每千米管長上的壓力損至少在70m。如果用φ76mm管線就可降低這部分管損，從而達(dá)到節(jié)能的目的。轉(zhuǎn)油站回壓也是影響因素之一，回壓高原因有二：一是出油管線的直徑偏小，或抽汲液粘度較大；第二個原因是站內(nèi)壓力過高。如果站內(nèi)壓力高，將影響所有集輸井的抽汲設(shè)備效果及能耗。這時就需加強管理和搞好集輸設(shè)計，降低油井的回壓。在計算油井的系統(tǒng)效率時，如果油井流壓下降，泵的舉升壓頭變大，抽油泵做的大部分是有用功，而在相同的液量下，如果回壓升高，磨擦壓損變大同樣使泵的舉升壓頭變大，使得電機作無用功，并且這部分無用功還較大，從節(jié)約能源的角度，我們就要應(yīng)盡量減少這部分損失。盡量通過定期清理管線和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)油站的回油壓力，降低抽油泵所作的無用功。這方面通過制度和工藝改造是可以達(dá)到的。因此，在降低井下能量損耗方面，我們要采取降低油管回壓和磨擦損失的措施；降低地面管線的壓力損失。

2、電機能量損失

電能轉(zhuǎn)化成機械能過程中的損失，分為變壓器的能量損失與電機效率。變壓器可做的工作不大。主要的工作重點為電機，電機效率就是輸出功率與輸入功率的比值，在電機內(nèi)部的主要能量損失是定子鐵損、銅損，轉(zhuǎn)子的鐵損和銅損，異步電動機在負(fù)荷較小時，效率很低，負(fù)載增加時，效率隨之增高，通常在負(fù)載為0.75～0.8倍的額定負(fù)荷時，效率最高。

抽油機的電機與電泵井的電機不同，前一者為在井下發(fā)熱，降低了抽汲液的粘度，雖然電能有損失，但它有利于系統(tǒng)效率的提高，而抽油機井的電機發(fā)熱的能量白白損失，抽油機在一個上、下的周期過程中電機的負(fù)荷變化大，如果抽油機的平衡調(diào)整不好，負(fù)荷的波動更大，抽油機電機的利用率就較低。當(dāng)抽油機的平衡率在85%～100%之間時，抽油機的能耗最低，此時抽油機處于欠平衡狀態(tài)，較過平衡時要節(jié)省電能。

抽油機主要靠電機把電能轉(zhuǎn)化成機械能，通過皮帶、變帶箱、連桿等部件把能量從電機把能量傳送到驢頭，在能量的傳遞過程中，能量損失的主要部分是皮帶，皮帶傳動的效率75%左右，四連桿效率為90%左右，地面上、電機、變速箱、連桿等從供電崗路電能轉(zhuǎn)換成光桿馬力的效率是50%左右。因此調(diào)平衡與皮帶，電機的日常管理是提高抽油機井的系統(tǒng)效率的主要因素。

2.1 應(yīng)用新技術(shù)是提高電機功率利用率的有效手段

2.1.1高轉(zhuǎn)矩電機，此種電機是機座為一整體式、內(nèi)部為獨立雙定子結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子同軸的復(fù)式電機。該電機啟動時為雙電機工作，啟動后正常工作時，只用一臺單電機工作。電機可在外電路控制下，依負(fù)載變化而自動停止或啟動。

2.1.2超高轉(zhuǎn)差電機，實測結(jié)果是只有在輕載30%以下的負(fù)載情況下有節(jié)電效果。該電機只有在振動載荷大的井上節(jié)電效果好，而目前油田多采用大沖程，低沖次參數(shù)，大大縮小了該種電機的使用范圍。

2.1.3應(yīng)用永磁電機，這種電機能大幅降低抽油機井電動機的裝機功率，提高功率因數(shù)和電機功率利用率，目前已經(jīng)成功在普通電機的轉(zhuǎn)子中通過鑲?cè)脞S鐵硼永磁材料，進行普通電機永磁化改造，節(jié)電效果很好。

3、光桿到抽油泵的能量損失

3.1這部分的能量損失也就是光桿功圖與泵功圖的差值

油井井口盤根過緊，會使抽油機的負(fù)荷變大，下負(fù)荷變小，盤根過緊，就如車輛上的剎車一樣緊緊地抱著光桿，使驢頭多做一部分功來克服這個摩擦力。從實際來看，通過不同松緊情況下的抽油機的系統(tǒng)效率的測試來看，對于功率較大的抽油機，盤根因素影響較小，但對于功率較小的抽油機井來講，影響就很大。

3.2抽油泵能量損失

容積效率對柱塞泵效率起著決定性的作用，在相同條件下，泵的容積效率越高，泵效越高，所做的功就越多。而我們實測的功圖與理論功圖相比，差一個沖程損失，由于泵受到氣影響，振動等因素的影響，泵實際所做的功遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地面所測功圖所做的功，在氣影響情況下，下沖程時，由于壓縮氣體而損失功，氣影響越嚴(yán)重這部分功也就越大，扣除這部分功，才是泵實際所做的功，因而也直接反映出泵所做的功（也就是將液體舉升到地面所做的功），由于泵漏失和氣影響等因素，泵在氣體壓縮上和漏失量上做了很多無用功，這部分功也是一種能量上的浪費，影響泵的工作效率。

對泵效降低的井，應(yīng)檢查抽油泵是否正常工作，如發(fā)現(xiàn)漏失嚴(yán)重，應(yīng)及時檢泵。對于泵況差的井進行檢泵，能有效地提高油井的系統(tǒng)效率。因此油井做好防氣，防砂，防蠟工作，提高泵的工作效率，進而提高抽油機井系統(tǒng)效率。

4、抽油機參數(shù)對系統(tǒng)效率的影響

為了找出沖次調(diào)整后油井耗能變化，通過在一口CYJ10-3-37HB井中利用環(huán)空灌注的方法，使油井液面保持在710m左右，控制油井舉升高度不變情況下，進行沖次調(diào)整，取得以下試驗數(shù)據(jù)：

可見，在舉升高度一定的時候，抽吸參數(shù)在3m、12次/min時的噸液百米耗電最高，系統(tǒng)效率最低，而在3m、6次/min時的噸液百米耗電量最低，系統(tǒng)效率最高。

同時結(jié)合區(qū)塊檢泵率與沖次、沖程有關(guān)數(shù)據(jù)（見表2）

通過以上二個表可知在相同情況下，沖次低不但使抽油機的噸液耗電最低，系統(tǒng)效益最高，而且還起到了降低檢泵率的作用。

5、結(jié)論

5.1抽油機井參數(shù)、平衡率、泵效、皮帶及盤根松緊等都是影響油井耗能的重要因素，在日常管理中應(yīng)當(dāng)重點關(guān)注。同一舉升高度下，低沖次比高沖次要節(jié)能，應(yīng)在合理的舉升高度時，努力降低油井沖次。

5.2油管、井口、及外輸管路壓力損失是抽油機能量損失的一個重要組成部分，應(yīng)在投產(chǎn)和改造設(shè)計中重點考慮，努力減少這部分的損失。

5.3搞好電機的選擇和更換，要選好電機，盡可能應(yīng)用節(jié)能電機。加強抽油機電機的管理，調(diào)整好電機負(fù)荷，使負(fù)載在0.75～0.8倍的額定負(fù)荷之間，減少大馬拉小車，能使系統(tǒng)效率得到一定提高。

作者簡介

孟維強（1973.11.16—），男，1993年畢業(yè)于四廠技校，現(xiàn)從事油田集輸工作。