抽油机井系统效率测试分析及对策研究

杨阳

【摘要】为进一步提高抽油机井系统效率、提高设备使用寿命，降低用电单耗，本文针对子北采油厂目前抽油机井系统效率偏低、抽油机维修频率较高、用电单耗较高的现状，提出了采用功率平衡法进行抽油机平衡调整和安装电容无功补偿装置的方法，减少无用功和机械磨损，提高系统效率，节约生产成本，实现节能降耗的目标。

【关键字】系统效率 平衡调整 无功补偿 机采井的系统效率是机采井能源利用水平的主要指标。对以机采井为主要生产方式的油田而言，实现降本增效的一个重要的途径就是提高机采井的系统效率。研究资料表明：抽油机井系统效率的理论上限为49%，理论下限41%。通过应用节能减速装置、电泵转抽、参数优化，合理沉没度等措施提高了机采井的系统效率，对油田节能降耗具有一定的借鉴作用。 1 背景

随着勘探开发规模不断扩大，2011年年用电量8657.82万度，较2010年增加995.72万度，同比增涨12.99%，年电费支出页同比增涨5.85%。抽油机作为我厂主要耗电设备，其电能消耗量占总消耗量的三分之二以上。抽油机井高效运行是节能的基础，抽油机在不平衡状态下工作不仅引起电能的浪费，而且还容易出现烧损电机、损坏抽油机等问题，无形之中又增加了生产成本。

2 抽油机调平衡的方法及存在的问题

目前，主要采用电流平衡法进行抽油机调平衡，电流平衡法进行抽油机调平衡时，其判定标准是上下冲程的最大电流比值是否在0.85-1.05之间。电流平衡法调平衡的优点是：使用方便，操作简单，工作量较少；缺点是：一、抽油机的电流变化很快，设备需要较高的灵敏度。二、抽油机采用的是交流电，电流分不出正负，电流平衡有时会呈现虚假平衡状态。三、电流的大小变化与抽油机平衡块的移动量之间没有严格的对应关系，往往要多次反复试调，调平衡工作量大。

3 功率法调平衡主要原理

功率法调平衡依据“上、下冲程电动机做功相等”、“上、下冲程中减速器曲柄轴的最大净扭矩相等”或“减速器曲柄轴瞬时切线力与平均切线力的偏差平方和最小”等三条原则之一来精确地计算平衡块的调整量，准确预测调整后的功率、电流和扭矩曲线，将抽油机调到理想的平衡状态，能够做到一次调整到位，不仅可以减轻人工劳动强度，而且还可以大幅度地减少抽油机的扭矩，延长电机、皮带和减速器的寿命，实现节资降耗。

4 功率法调平衡油井测试情况及结果分析

在2010年10月份，采用PMTS3.1型组合式系统效率测试仪，在澗采队、玉采队随机抽选10个井场的42口生产井进行测试，要求每口井测试三次，测试两次一分钟数据，一次五分钟数据，测试完毕后，对数据进行整理分析。

4.1 测试油井波形图及其分析

我们采用组合式系统效率测试仪对十口油井的用电情况，油层的产液能力和设备的工作状态结合实际图标。

被测试油井存在问题：8403-7、8403-6、2245-1、2242井冲次快，泵充满程度差，需要降低冲次；2245-1、2242井不平衡，需要调平衡；8403-7碰泵，需要上提抽油泵。

4.2、抽油机井系统效率计算分析

由于各抽油机井井口没有压力表，含水油直接进罐，压力不大，按零计算，加上各井不能测试动液面，考虑到各井均存在供液不足的现象，液面可按下泵深度估算。

4.3 调整前抽油机平衡状况及用电量

通过采用“PMTS3.1组合式系统效率测试仪”及“位移载荷传感器”同步进行抽油机井的电能和示功图测试。

5 解决对策及方法

5.1 解决措施

上述生产井均存在供液不足且冲次较快的情况，平均功率因数很低，只有0.39，对于不同供液状况的油井，应适当降低冲次，减少无用功和无效的机械磨损，安装电容补偿装置，提高功率因数，降低生产成本。

（1）、2245-1井平衡调整建议：增加 4个曲柄平衡块，使其总数为 8个，平均曲柄平衡重心位置移到 0.57米处。

（2）、2242井平衡调整建议： 增加 25个游梁平衡块，使其总数为 26个，平衡调整后的预测电能曲线如下图：

5.2 无功补偿前后效果对比分析

分别对4口抽油机井安装电容无功补偿后，再用仪器测试上下行电流测试。

1、进行无功补偿后，平均功率因数从0.32上升到0.93，平均电流从9.67A降到3.7A，单井可减少无功功率5.5kVar，总计减少无功功率22kVar，电网负载能力相当于增容22kVA，如果需要增加新井，不需要对电网扩容（增加变压器及线路），可节省设备投资。

2、按照1kVar无功功率折算0.1kW有功功率的折算标准，每口井每年开抽350天，电费按0.65元/kW.h计算，单井全年可节省电费3000余元。

3、平均功率因数的提高，电流的减小，不仅能够减少电网能量损失、降低电压波动、提高变压器的负载能力都有很好的效果，而且可以降低电网有功损耗，节省电费，减少因发热而引起的设备损坏，提高设备的利用率和使用寿命。

6 结论

抽油机的平衡运行是抽油机安全和节能的基础，对不平衡的抽油机采用功率法调平衡和安装合适电容无功补偿装置，可以减轻工人劳动强度，准确预测调整后的功率、电流和扭矩曲线，将抽油机调到理想的平衡状态，大幅度地减少抽油机的扭矩，实现抽油机节能3%-8%，提高抽油机井系统效率，降低抽油机井无功损耗，节约生产成本。

参考文献：

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