抽油機(jī)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。

　　摘要：本文從抽油機(jī)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(jī)井系統(tǒng)效率的因素進(jìn)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(jī)井的系統(tǒng)效率，降低油井運行成本，實現(xiàn)抽油井節(jié)能降耗，具有一定的借鑒意義。

　　關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計論文,抽油機(jī)井,系統(tǒng)效率,措施探討

　　1抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的概念

　　其中，輸入功率由現(xiàn)場測試取得，有效功率由下式計算：

　　式中：Pe有效功率，Kw；Q—油井日產(chǎn)液量，m3/d；

　　H—有效揚程，m；ρ—井液密度，103Kg/m3；

　　g—重力加速度，g=9.8m/s2

　　其中有效揚程：

　　式中：Hd一動液面，m；Po一油壓，MPa；Pt一套壓，MPa。

　　2抽油機(jī)井系統(tǒng)效率影響因素分析

　　影響有桿泵抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的因素較多，它不僅受抽油設(shè)備和抽油參數(shù)的影響，而且還受油井管理水平和井況的影響。由于能量在轉(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(jī)井系統(tǒng)的組成情況，可以把損失功率△P分解為以下部分，即：

　　（1）電動機(jī)損失部分功率△P1：當(dāng)電動機(jī)輸出功率為額定輸出功率的60-100%時，電動機(jī)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(jī)工作時，負(fù)荷變化極大，所以其電動機(jī)的工作效率低于其額定效率。據(jù)資料顯示，電動機(jī)的額定效率約為90%，而應(yīng)用于抽油機(jī)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(jī)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：

　　△P5=F×v/1000=9.8×f×k×π×d×p×h×v/1000

　　式中：F-磨擦力；f-磨擦系數(shù)；h一有效密封高度；d一光桿直徑；v一光桿運動速度；k一系數(shù)，由密封材質(zhì)確定。

　　可見盤根盒部分損失與密封材質(zhì)、光桿直徑、運動速度有關(guān)。

　　3提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的措施研究

　　通過以上對有桿泵抽油系統(tǒng)的效率分析，可以發(fā)現(xiàn)，提高電動機(jī)工作效率，減小抽油機(jī)運動的速度、加速度，減小抽油系統(tǒng)的磨擦是實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能的主要手段。

　　3.1改善電動機(jī)自身工作特性實現(xiàn)節(jié)能

　　通過使用高轉(zhuǎn)差電動機(jī)（轉(zhuǎn)差率為20-30%，常規(guī)電動機(jī)轉(zhuǎn)差率僅為2-5%）改變電動機(jī)的硬特性，提高啟動狀態(tài)的輸出功率，降低所選電動機(jī)的額定功率PN，使電動機(jī)平均工作功率與額定功率的比值盡可能大，盡量接近50%（常規(guī)機(jī)一般在30%左右，資料表明當(dāng)電動機(jī)負(fù)荷低于50%PN時，電動機(jī)的效率會急劇下降），從而提高電動機(jī)的工作效率，實現(xiàn)大幅節(jié)能。這種方式受抽油機(jī)工況影響較大，一般在抽油機(jī)負(fù)荷較小時應(yīng)用效果較好，若抽油機(jī)的負(fù)荷較大，則不宜應(yīng)用。

　　3.2增設(shè)節(jié)能控制柜進(jìn)行無功補償

　　通過增設(shè)節(jié)能控制柜對電動機(jī)進(jìn)行電容低壓就地補償，即在電動機(jī)定子繞組上并接容性負(fù)載，使電動機(jī)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。

　　3.2.1改變抽油機(jī)運動學(xué)特性節(jié)能

　　眾所周知，長沖程、低沖次是實現(xiàn)節(jié)能的的有效手段，但是由于沖程的增加，有桿抽油設(shè)備體積就必須隨之增大，不僅增加了投資成本，也為日常生產(chǎn)帶來較大的麻煩。因此，長沖程、低沖次抽油機(jī)不能在油田得到廣泛應(yīng)用。通過改變抽油機(jī)四連桿結(jié)構(gòu)、參數(shù)等手段改變抽油機(jī)的運動特性，降低懸點加速度，使運動更加平穩(wěn)，減小動載荷，使扭矩變化均勻，實現(xiàn)節(jié)能，與長沖程、低沖次抽油機(jī)殊途同歸。目前油田應(yīng)用較為廣泛的有雙驢頭抽油機(jī)等節(jié)能型抽油機(jī)。

　　3.2.1進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)采系統(tǒng)效率。

　　3.3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(jī)往往不能達(dá)到上述平衡效果。通過在常規(guī)抽油機(jī)上增設(shè)機(jī)構(gòu)實現(xiàn)對抽油機(jī)的精確平衡，從而抽油機(jī)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。

　　3.4逐步淘汰高能耗的電磁調(diào)速電機(jī)

　　目前孤東采油廠七區(qū)中采用電磁調(diào)速電機(jī)的油井尚有18口，均為低沖次、低液量稠油井，從下面11口井應(yīng)用電磁調(diào)速電機(jī)油井系統(tǒng)效率的檢測情況看，這類井的系統(tǒng)效率很低，平均僅為5.95%。

　　對以上11口此類要求低采液強度的抽油井需要逐步淘汰電磁調(diào)速電機(jī)，有以下兩種方式：

　�。�1）采用節(jié)能型電機(jī)+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高，約為3-4萬元。

　　（2）采用節(jié)能型電機(jī)+減速器裝置。此方式的優(yōu)點是減速器價格相對便宜，約3000-4000元，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。

　　3.5供液充足油井提高機(jī)采系統(tǒng)效率對策

　　對于供液充足的抽油機(jī)井來說，由于拖動抽油設(shè)備啟動需很大的功率，從而從根本上決定了其系統(tǒng)效率必然很低。根本的解決方法是應(yīng)用螺桿泵工藝。一是螺桿泵技術(shù)的發(fā)展，螺桿泵運轉(zhuǎn)時間可長達(dá)3年。GO38-155井已運轉(zhuǎn)997天（泵掛為400米），且目前生產(chǎn)十分正常。二是在供液充足油井上應(yīng)用螺桿泵可根據(jù)油井的液面將泵掛提得很淺，而且這部分井的含水普遍高，這均對螺桿泵的長期運轉(zhuǎn)有利。三是在供液充足油井上應(yīng)用螺桿泵可根據(jù)泵掛、液面大幅減少其揚程（揚程小，則定轉(zhuǎn)子摩擦少），從而根據(jù)其揚程、排量情況配備小功率電機(jī)。轉(zhuǎn)下螺桿泵后，油井的產(chǎn)液量及動液面基本保持不變，即油井的有效功率不變，但由于其輸人功率大幅降低，從而提高了系統(tǒng)效率。

　　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(jī)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(jī)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”（基礎(chǔ)水平率；驢頭、懸繩器、盤根盒對中率；運行平衡率；緊固合格率、潤滑合格率）檢驗措施，保證抽油機(jī)井運行在最佳經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。

　　4結(jié)束語

　　提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率是一項長期、基礎(chǔ)、綜合性很強的工作，提高系統(tǒng)效率對節(jié)能降耗有很大好處。提高系統(tǒng)效率要對影響抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的諸因素進(jìn)行系統(tǒng)研究，并采取行之有效的節(jié)能降耗措施，才可能把抽油機(jī)井系統(tǒng)效率提高到一個較高的水平。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]崔學(xué)軍提高抽油系統(tǒng)效率工藝技術(shù)研究《油氣田地面工程》2008第9期

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