抽油機(jī)井系統(tǒng)效率同各種影響因素間的關(guān)系：抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率受許多因素影響，主要影響因素有桿速（沖程×沖次）、載荷、電機(jī)空載功率、粘度、管徑桿徑比。其中系統(tǒng)效率與桿速（沖程×沖次）、載荷、電機(jī)空載功率、粘度成正比關(guān)系，與管徑桿徑比成反比關(guān)系。

　　摘要：針對(duì)抽油機(jī)井系統(tǒng)效率低，能耗高等問題，分析了影響系統(tǒng)效率的因素，提出了抽油機(jī)井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。本文介紹了抽油機(jī)井參數(shù)優(yōu)化技術(shù)和抽油機(jī)井單井應(yīng)用情況，取得了良好的效果，對(duì)今后抽油機(jī)井參數(shù)優(yōu)化，提高系統(tǒng)效率有一定的借鑒意義。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)電論文投稿,抽油機(jī)井,參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì),系統(tǒng)效率,效果分析

　　1抽油機(jī)井參數(shù)優(yōu)化技術(shù)簡(jiǎn)介

　　1.1技術(shù)原理

　　抽油機(jī)井參數(shù)整體優(yōu)化技術(shù)在理論上總體設(shè)計(jì)思路是：將有桿泵抽油系統(tǒng)輸入功率合理地劃分為有效功率、地面損失功率、井下粘滯損失功率、井下滑動(dòng)損失功率、溶解氣膨脹功率5個(gè)部分，確定各種功率與影響因素的函數(shù)關(guān)系式，建立油井在各種不同物性參數(shù)、井斜參數(shù)、設(shè)備參數(shù)、生產(chǎn)參數(shù)條件下所對(duì)應(yīng)的輸入功率的數(shù)學(xué)計(jì)算公式。通過油田生產(chǎn)動(dòng)、靜態(tài)參數(shù)，設(shè)計(jì)出包括電機(jī)、管徑、管柱鋼級(jí)、桿柱組合、沖程、沖次、泵徑和泵掛等檢、下泵技術(shù)參數(shù)，根據(jù)上述設(shè)計(jì)結(jié)果編制出現(xiàn)場(chǎng)施工方案。

　　1.2優(yōu)化方法

　　在產(chǎn)液量確定的前提下，以最低輸人功率為設(shè)計(jì)原則，具體參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法為：

　�。�1）將各種管徑、桿柱鋼級(jí)、泵徑與泵掛、沖程、沖次等一一組合，每一種組合對(duì)應(yīng)著一種系統(tǒng)效率，即對(duì)應(yīng)著一種能量消耗和管、桿、泵的投入與年度損耗。

　　（2）分別計(jì)算出每一種機(jī)采參數(shù)所對(duì)應(yīng)的輸入功率，得出每一種組合相對(duì)應(yīng)的年度耗電費(fèi)用。

　�。�3）以年耗成本最低的機(jī)采參數(shù)（管徑、管長(zhǎng)、桿柱鋼級(jí)、泵徑、泵掛深度、桿柱組合、沖程、沖次）為最佳參數(shù)組合。

　　1.3設(shè)計(jì)功能

　�。�1）進(jìn)行抽油機(jī)井能耗最低或成本最低優(yōu)化設(shè)計(jì)；

　�。�2）對(duì)抽油機(jī)井系統(tǒng)的能耗、系統(tǒng)效率、成本現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)分析；

　　（3）對(duì)原抽油機(jī)井系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理；

　　（4）對(duì)設(shè)計(jì)的新系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估。

　　2抽油機(jī)井參數(shù)優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

　　2.1抽油機(jī)井參數(shù)優(yōu)化應(yīng)用情況

　　2012年在采油一礦隨檢泵作業(yè)應(yīng)用抽油機(jī)井參數(shù)優(yōu)化73口井。平均有功功率下降1.19kW，平均系統(tǒng)效率提高8.25%，取得了良好的效果。見表l。

　　2.2抽油機(jī)井單井應(yīng)用情況

　　以河31-CP1井為例，見表2。優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)分別計(jì)算敏感性程度，沖程和沖次對(duì)該井的系統(tǒng)效率影響較大，因此，結(jié)合該井的實(shí)際調(diào)整能力，對(duì)沖程和沖次進(jìn)行了優(yōu)化，沖程由2.5m調(diào)整為3.0m，沖次下調(diào)2次。措施后測(cè)試結(jié)果表明，有功功率降低1.37kW，提高系統(tǒng)效率18.98個(gè)百分點(diǎn)，功圖測(cè)試表明，優(yōu)化后上下沖程載荷變化平穩(wěn)。

　　通過優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)對(duì)比，可看到抽油機(jī)井參數(shù)優(yōu)化有以下幾方面的效果：

　�。�1）抽油機(jī)井系統(tǒng)效率有較大提高；

　�。�2）節(jié)電降耗，隨著系統(tǒng)效率的提高，抽油機(jī)井能耗下降；

　　（3）抽油機(jī)井沖次大幅度降低，可有效延長(zhǎng)泵桿的使用壽命；

　�。�4）地面抽油機(jī)的磨損和修保工作量將大幅度下降，有利于提高地面基礎(chǔ)管理水平，同時(shí)可減少作業(yè)和扶井工作量。

　　3抽油機(jī)井參數(shù)優(yōu)化效果評(píng)價(jià)

　　3.1電機(jī)輸入功率降低，能耗降低

　　在產(chǎn)液量不變的前提下，降低電機(jī)輸入功率是提高系統(tǒng)效率、降低電能消耗的技術(shù)關(guān)鍵。通過對(duì)比優(yōu)化前后單井噸液耗電變化情況可知，優(yōu)化后單井噸液耗電降低，由于個(gè)別生產(chǎn)井的生產(chǎn)水平略有波動(dòng)，使得能耗也有上下波動(dòng)，但整體能耗表現(xiàn)為下降趨勢(shì)。

　　3.2產(chǎn)液量基本保持不變，系統(tǒng)效率提高

　　優(yōu)化后抽油機(jī)井的產(chǎn)液量基本保持不變，且略有上升。通過系統(tǒng)效率的變化調(diào)查情況可知，抽油機(jī)井系統(tǒng)效率略有波動(dòng)，但整體還是保持上升的趨勢(shì)。

　　3.3抽油機(jī)井交變負(fù)荷降低，沖次降低

　　通過抽油機(jī)井參數(shù)優(yōu)化技術(shù)的實(shí)施，平均最大載荷由60.62kN下降到53.40kN，降低了7.22kN；平均最小載荷由28.16kN上升到30.31kN，提高了2.15kN；平均沖次由6.58min-1下降到5.92min-1，降低了0.66min-1.交變載荷的降低，慢沖次抽汲，減緩了桿、管及泵的磨損和疲勞速度，能夠使設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，有利于延長(zhǎng)油井的檢泵周期。

　　河31-CP1井優(yōu)化后，最大載荷由60.18kN下降到55.23kN，降低了4.95kN；最小載荷由22.82kN上升到25.46kN，提高了2.64kN；沖次由6.58min，下降到5.92min-1，降低了0.66min-1。

　　3.4改變抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)特性節(jié)能

　　眾所周知，長(zhǎng)沖程、低沖次是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的有效手段，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(zhǎng)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(yùn)動(dòng)特性，降低懸點(diǎn)加速度，使運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)，減小動(dòng)載荷，使扭矩變化均勻，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，與長(zhǎng)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)。

　　3.5優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(shí)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(gè)磨擦部分的功率損失，從而提高機(jī)采系統(tǒng)效率。

　　3.6經(jīng)濟(jì)效益分析

　　抽油機(jī)井參數(shù)優(yōu)化前，平均單井日耗電為261.92kW，優(yōu)化后平均單井日耗電為21336kW，即平均單井日節(jié)電為28.56M，100口井年節(jié)電104.24×100kW·h。電費(fèi)以0.5142元/kW·h計(jì)算，年可節(jié)約電費(fèi)53.61×104元。

　　投資回收期為應(yīng)用此優(yōu)化軟件投入的總費(fèi)用與所節(jié)電費(fèi)的比值，即：投資回收期=投入費(fèi)用（皮帶輪，電機(jī)）/節(jié)電費(fèi)用，皮帶輪按700元錢，電機(jī)按6500元錢算，則投資回收期為1.3年。

　　4幾點(diǎn)結(jié)論

　�。�1）以輸入功率最低、機(jī)采成本最低為原則的抽油機(jī)井參數(shù)設(shè)計(jì)方法，在保持液量基本不變的前提下，系統(tǒng)效率得到進(jìn)一步提高，抽油機(jī)井供采關(guān)系更加趨于合理，充分發(fā)揮了設(shè)備的潛能，取得了較好試驗(yàn)效果和經(jīng)濟(jì)效益。

　�。�2）優(yōu)化后抽油機(jī)井的沖次普遍降低，減小了交變載荷對(duì)桿管的沖擊，耗電降低，提高了泵效，可有效延長(zhǎng)抽油機(jī)工作壽命。

　�。�3）通過現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用，系統(tǒng)效率提高了8.25%，節(jié)電率達(dá)到9.81%，為今后抽油機(jī)井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，具有較好的推廣前景。

　　參考文獻(xiàn)

　　【1】陶文等提高抽油機(jī)井采油時(shí)率的方法研究《中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量》2012年12期

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