通过优化管理提高抽油机井系统效率

吕英凯吕文凯周贵军

（1.大庆油田有限责任公司华谊井下作业公司；2.大庆油田有限责任公司第一采油厂）

通过优化管理提高抽油机井系统效率

吕英凯1吕文凯2周贵军2

（1.大庆油田有限责任公司华谊井下作业公司；2.大庆油田有限责任公司第一采油厂）

抽油机是人工举升的主要方式，其在生产运行中要消耗大量的电能。采取有效的节能措施，提高抽油机系统效率，可使投入产出比增加，获得更高的经济效益。通过对抽油机井系统效率影响因素分析，采取了参数优化、平衡调整、皮带调整等降能耗措施，提高了抽油机系统效率。

抽油机 系统效率 参数优化 节能措施

有杆泵抽油系统的目的是将地面的电能转化为井下液体的能量，使井下液体流到地面。整个系统工作时，就是一个能量不断传递和转化的过程，每一次能量的传递和转化都存在着能量的损失，抽油机井从地面设备供入系统的能量扣除系统的各种损失以后，就是系统所给液体的有效能量，这一将液体举升到地面的有效做功能量与系统输入能量之比值，称为抽油机井的系统效率。降低每一传递过程中的能量损失，也就提高了系统效率。

1 影响抽油机系统效率的主要因素

系统效率是衡量抽油机井能耗的重要指标，系统其他参数还包括日产液量、动液面深度、油压、套 压 和 耗 电 量 （电 流 、 电 压 、 有 效 功 率）等[1]。

抽油机系统效率受多方面因素的影响，包括地面系统和井下系统两部分，地面系统包括抽油机、电动机、冲程、冲速、平衡度、皮带、减速箱、四连杆、井口油压、套压、盘根的影响，井下系统包括管、杆（直径、长度）、泵深、沉没度、摩阻、抽油泵、原油黏度、气体、结蜡、地层供液的影响。

1.1抽油机的影响

在技术上常规型抽油机能耗高于节能抽油机，对能耗高的常规抽油机进行技术改造，是降低抽油机能耗的一个重要方法。在管理上加强抽油机的维护保养工作，抽油机状况越好，能耗将越低，系统效率越高。

1.2电动机的影响

受抽油机工作性质的影响，电动机负荷变化极大，油井产能的不同，油田中电动机功率不同。当电动机在额定负荷或额定负荷附近运行，则电动机属于节能经济运行。但多数抽油机（尤其是常规游梁式抽油机）在工作过程中，为满足启动或最大功率点的要求，其电动机的平均输出功率与输出功率之 比 通 常 为 0.3～0.4， 有 的 更 低 。 因 此 在 大 多 数 时间里电动机处于轻载运行，即所谓“大马拉小车”的情况，其效率因数都很低，这就造成较大的能量损失。合理匹配电动机可以很好地提高系统效率。目前现场应用的高转差电动机、永磁电动机、双功率电动机等节能电动机节电效果都较好。

1.3油层供液能力与抽油参数的影响

根据油层供液能力选择合理的抽汲参数，保证油井在合理举升高度、高产量下生产，系统效率较高。如果出现供大于采时，导致产液量相对偏低、举升高度相对偏小，系统效率较低；当采大于供时，尽管有较高的产液量，一但出现供液不足时，产量偏低，举升高度大，能耗损失大，系统效率也会较低。

1.4泵况的影响

泵况的好坏决定了油井产量和举升高度。抽汲参数合理情况下，泵况好，产量高，举升高度合理，系统效率高。

1.5原油物性的影响

原油组分中，如果重质含量（胶质、沥青质和蜡质）越高，举升液体过程中需要克服的摩擦阻力越大，电动机所消耗的能量也就越大。在相同条件下，这种井的系统效率相对较低。

2 日常管理对抽油机井系统效率的影响

提高抽油机井系统效率从硬件上来说，可以投入节能设备，如节能抽油机、节能电动机、节能电控箱等。在此我们只谈在不投入节能设备的情况下，在现有设备生产情况下通过加强日常管理提高抽油机井系统效率，降低能耗。

2.1加强抽油机维护保养

2.1.1 加强“五率”管理工作

抽油机“五率”是指紧固、润滑、对中、平衡、水平。加强抽油机各连接部位的紧固，各运动部位的润滑，井口对中，抽油机水平达到要求，可以减少能耗损失，对提高系统效率有好处。特别是平衡率状况对系统效率有一定的影响，平衡状况好（平衡率 85%～100%），电动机负载均匀，减少能耗损失，系统效率高。1—7月共调平衡 221井次，对比 153 井 次 ， 在 产 量 和 举 升 高 度 基 本 不 变 的 情 况下 ， 调 平 衡 前 后 对 比 平 均 有 功 功 率 下 降 0.72kWh，系 统 效 率 提 高 1.34 个 百 分 点 ， 吨 液 百 米 耗 电 下 降0.13kWh，详见 表1。

表1 平衡调整能耗效果对比

2.1.2 合理调整盘根皮带松紧度

目前抽油机均使用窄V联组带，这种带传动动力大，摩擦损失小，滑差率小，丢转少，传动效率最高达 98%，并且带轮直径和宽度都明显减小。经现场实测，使用这种传动带比使用普通三角带平均可 节 电 2.5%。加强传 动 皮 带 的 日常检查 ， 保 证 皮 带张紧度适中，及时调整和更换影响传动的皮带，以提高皮带的传动效率。6口井皮带松紧度试验结果见表2。

从皮带能耗变化试验数据上看，由紧到松变化有 功 也 是 下 降 的 ， 最 紧 到 最 松 有 功 平 均 相 差 0.67 kW，有功功率最低点不在最松处。

在抽油机井皮带最松与最紧之间有最佳功率值 ， 现 场可以 在 最 松 的 情 况 下再 紧 0.6～1.2cm， 能够达到能耗最低。

表2 皮带松紧平均能耗变化试验数据

盘根盒部分的损失主要是摩擦损失，该项损失与抽油机的安装情况、光杆的表面加工质量、盘根的松紧和密封材料有密切关系。光杆和盘根一定的条件下，合理调整盘根的松紧度能减小摩擦力和功率损耗，提高系统效率。10口井的试验效果见表3。

表3 盘根松紧平均能耗变化试验数据

从电流变化情况看，调整盘根松紧对电流的影响不大，随着盘根由松到紧或由紧到松试验可看出，最松到最紧上下电流均上升1～2A。

从有功功率上看，随着盘根由松到紧变化有功功 率 是 上 升 的 ， 最 松 到 最 紧 有 功 功 率 平 均 上 升 0.52 kW ， 上 升 3.7 个 百 分 点 ， 平 均 日 节 电 12.48kWh。

2.2合理匹配电动机

电动机匹配是否合理直接影响系统效率。对电动 机 利 用 率 低 于 30%井 以 下 的 18口 井 进 行 了 对 比 ，装 机 功 率 由 47.5kW 下 降 到 31.5kW， 下 降 了 16 kW； 有 功 功 率 由 11.2kW 下 降 到 9.07kW， 下 降 了2.13kW； 平 均 系 统 效 率 由 34.69% 上 升 到 35.48% ，上 升 了 0.79 个 百 分 点 ； 平 均 吨 液 百 米 耗 电 下 降 了0.04kWh， 日 节电 51.2kWh。

2.3优化抽油机工作参数

在参数调整上，抽油机井遵循长冲程、慢冲速的原则，以地质开发需要为前提，每月根据油井变化情况及时协调好注采关系，合理调整工作参数。在满足现有技术装备（抽油机与电动机）工作能力以及满足油井配产要求的前提下，合理选择抽汲参数（冲程、冲速、泵径）、下泵深度与抽油杆柱尺寸，以达到能耗小、效率高的目的。

表4 抽汲参数下调能耗效果对比

对油层供液能力差的井实施换小泵、下调参和间抽的模式。对供液能力强的井实施换大泵、上调参的模式。抽油机采油系统抽汲参数的优化设计就是通过合理优化机采井参数，确保机、杆泵平稳运行，抽汲参数合理，提高运行效率，降低能耗。由于抽油机井上调参、换大泵后产量上升，有功功率消耗大，在此只分析抽汲参数下调井能耗变化情况。

2012 年 1—8月 份 泵 径 大 换 小 11 口 井 ， 在 7 口井前后日产液、举升高度基本不变的情况下，有功功 率 下 降 1.75kW， 系 统 效 率 提 高 了 5.36 个 百 分点 。 下 调 冲 程 11 口 井 ， 对 比 10口 井 ， 在 前 后 日 产液、举升高度变化不大的情况下，有功功率下降1.65kW ， 系 统 效 率 提 高 了 2.31 个 百 分 点 。 下 调 冲速 53 口 井 ， 对 比 47 口 井 ， 在 前 后 日 产 液 、 举 升 高度 变 化 不 大的 情 况 下 ， 有 功 功 率下 降 3.9kW， 系 统效 率 提 高了 1.7 个 百 分点 （表4）。

2.4加强泵况管理，降低无效耗能

泵况管理做到“三及时”，即及时发现、及时汇报、及时处理和出措施方案，保证异常井及时得到恢复，降低无效耗能。对于断脱井经证实处理无效后，停机待处理，正常后方可启机，减少不必要的能耗。

3 结论

1）注 重 日常管 理 及保养 工 作； 定 期检查 传 动装置，传动皮带要松紧适中，随时处理减速箱漏油，定期更换减速箱内机油，以减少地面传动部分的能耗。

2）及时调 整 抽油机 的平衡 ， 保持抽 油 机合 适的平衡度。

3）经 常 调 整 皮 带 、 光 杆 盘 根 盒 使 其 松 紧 适度；定期调整设备，使悬绳器、光杆与井口对中，减少光杆与盘根和抽油杆与油管的摩擦耗能。

4）根据井 况 的变化 ，及时 优 选抽汲 参 数， 确保抽油机采油系统工作在最优抽汲参数下。

5）找 到 主 要 影 响 因 素 后 ， 根 据 现 场 实 际 情况，制定可行性的优化设计方案，必须具有可操作性。

6）加强管理，保证抽油机泵况良好。

7）对于油 气 比高的 油井应 采 取适当 加 大泵 的沉没度，加装油气分离器和定期放套管气等措施，以提高泵的充满系数。

[1]胡博仲,周继德,徐国兴.有杆泵井参数优选和诊断技术[M].北京:石油工业出版社,1999.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.012.018

2013-03-07）

吕英凯，1995年毕业于大庆石油学院 （石油工程专业），从事工艺技术管理工作，E-mail：Luyingkai@petrochina.com.cn，地址：黑龙江省大庆油田有限责任公司华谊井下作业公司，163162。