提高抽油機井系統(tǒng)效率的途徑與措施探討

丁禮彬

摘 要 本文從抽油機井的井下工具、地面設(shè)備、配套設(shè)施等各個環(huán)節(jié)，對影響抽油機井系統(tǒng)效率的因素進行了細(xì)致地分析，并針對各影響因素提出了有效的對策，對于提高抽油機井的系統(tǒng)效率，降低油井運行成本，實現(xiàn)油井節(jié)能降耗，具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 抽油機井系統(tǒng) 提高效率

中圖分類號：TE933.1 文獻標(biāo)識碼：A

1抽油機井系統(tǒng)效率定義

抽油機井系統(tǒng)效率是指將液體舉升至地面的有效做功能量與系統(tǒng)輸入的能量之比，即系統(tǒng)的有效功率與輸入功率的比值。輸入功率由現(xiàn)場測試取得，有效功率由下式計算：

式中：有效功率，Kw；Q—油井日產(chǎn)液量，m3/d；H—有效揚程，m； —井液密度，103Kg/m3；g—重力加速度，g=9.8m/s2

其中有效揚程：H=Hd+

式中：Hd—動液面，m；Po—油壓，MPa；Pt—套壓，MPa。

2抽油機井系統(tǒng)效率影響因素分析

影響抽油機井系統(tǒng)效率的因素較多。能量在轉(zhuǎn)換和傳遞過程中，總會發(fā)生能量損失，用Pi表示輸入功率，用Pe表示有效功率，用△P表示損失功率，則有：Pi=Pe+△P。

根據(jù)抽油機井系統(tǒng)的組成情況，可以把損失功率△P分解為8個部分，即：

（1）電動機損失部分功率△P1：當(dāng)電動機輸出功率為額定輸出功率的60-100%時，電動機的工作效率與額定效率接近或相等，否則將低于額定效率；而在抽油機工作時，負(fù)荷變化極大。應(yīng)用于抽油機上的工作效率只有70%左右，這部分功率損失對系統(tǒng)效率的影響很大。

（2）帶傳動部分的損失△P2：油田應(yīng)用較為普遍的普通V帶、窄V帶和同步帶的效率一般在在95%左右，即這部分的損失功率為5%。

（3）減速器部分的損失△P3：減速器損失分軸承損失和齒輪損失兩部分，一副軸承的功率損失約為1%，共三副合計為3%，一副齒輪功率損失為2%，三副為6%，故減速器的損失功效率9%。

（4）四連桿部分的損失△P4：四連桿結(jié)構(gòu)中有三副軸承和一根鋼絲繩，三副軸承的損失為3%，鋼絲繩的變形損失為2%，所以四連桿部分的損失功效為5%。

（5）盤根盒部分的損失△P5：抽油機工作時，由于光桿與盤根盒中的填料有相對運動產(chǎn)生磨擦，引起功率損失：

式中：F—磨擦力；f—磨擦系數(shù)；h—有效密封高度；d—光桿直徑；v—光桿運動速度；k—系數(shù)，由密封材質(zhì)確定?？梢姳P根盒部分損失與密封材質(zhì)、光桿直徑、運動速度有關(guān)。

（6）抽油桿部分的損失△P6：抽油機工作時，抽油桿（或節(jié)箍）與油管、液柱發(fā)生磨擦造成的功率損失，根據(jù)理論計算和實測結(jié)果顯示，功率損失部分的大小于下泵深度、原油粘度成正比，與抽油桿運動速度的平方成正比，因此，通過提泵掛、降低沖次可有效地降低這部分的功率損失。

3提高有桿泵系統(tǒng)效率途徑與對策

3.1改善電動機自身工作特性實現(xiàn)節(jié)能

通過使用高轉(zhuǎn)差電動機（轉(zhuǎn)差率為20-30%，常規(guī)電動機轉(zhuǎn)差率僅為2-5%）改變電動機的硬特性，提高啟動狀態(tài)的輸出功率，降低所選電動機的額定功率PN，使電動機平均工作功率與額定功率的比值盡可能大，盡量接近50%，從而提高電動機的工作效率，實現(xiàn)大幅節(jié)能。

3.2增設(shè)節(jié)能控制柜進行無功補償

通過增設(shè)節(jié)能控制柜對電動機進行電容低壓就地補償，即在電動機定子繞組上并接容性負(fù)載，使電動機這個感性負(fù)載的電流滯后，使無功功率下降，這樣可以減少電源變壓器的視在功率，提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量，盡管從單井沒有節(jié)能，但從整體上看則實現(xiàn)了節(jié)能降耗。

3.3進行油井優(yōu)化工藝設(shè)計，提高井下效率

（1）提淺泵掛：由以上分析，在保證合理沉沒度的前提下，抽油機井提淺泵掛可減少抽油桿、節(jié)箍與油管、液柱發(fā)生磨擦造成的功率損失；可減少油管柱部分的漏失損失和水力損失；可減少上沖程時的抽油機的負(fù)荷，減少泵的漏失，提高泵效，從而提高系統(tǒng)效率。

（2）提高泵徑：在目前設(shè)備狀況和油井要求產(chǎn)液量一定的情況下，選用目前設(shè)備的最大沖程，選用大泵徑抽油泵，而采用較低的沖次，可減少抽油系統(tǒng)中各個磨擦部分的功率損失，從而提高機采系統(tǒng)效率。

3.4精確平衡實現(xiàn)節(jié)能

實驗表明，當(dāng)上沖程電流與下沖程電流的比值在80%一100%之間時能耗最低，而普通抽油機往往不能達(dá)到上述平衡效果。通過在常規(guī)抽油機上增設(shè)機構(gòu)實現(xiàn)對抽油機的精確平衡，從而抽油機的復(fù)合平衡曲線與負(fù)荷曲線更相似，分散了峰值扭矩，減小扭矩，使凈扭矩曲線更加平滑，達(dá)到節(jié)能目的。

3.5逐步淘汰高能耗的電磁調(diào)速電機

（1）采用節(jié)能型電機+變頻控制柜。此種方式的優(yōu)點是油井調(diào)參方便，可置換性強；缺點是變頻柜的一次性投資較高。（2）采用節(jié)能型電機+減速器裝置。此方式的優(yōu)點是減速器價格相對便宜，缺點是增加了摩擦副，系統(tǒng)效率會受到一定影響，且油井調(diào)參困難，可置換性差。

3.6加強油井現(xiàn)場管理工作

完善的生產(chǎn)現(xiàn)場管理措施，對于提高機采系統(tǒng)效率也有很大的影響，它的特點是少投入，多產(chǎn)出。通過對抽油機井采取調(diào)參、調(diào)平衡、調(diào)盤根盒松緊程度、調(diào)皮帶松緊及對抽油設(shè)備、井口設(shè)施實施“五率”檢驗措施，保證抽油機井運行在最佳經(jīng)濟狀態(tài)。

參考文獻

[1] 崔學(xué)軍.提高抽油系統(tǒng)效率的研究與應(yīng)用[J].新疆石油科技，2009（01）.