提高游梁式抽油机井系统效率的对策与效果

王要稳

摘 要 本文影响游梁式抽油机井系统效率的因素因素进行了详细的分析，并针对各影响因素提出了有效的对策，对于提高抽油机井的系统效率，降低油井运行成本，实现油井节能降耗，具有一定的指导意义。

关键词 抽油机井 系统效率 措施与途径

中图分类号：TE933.1 文献标识码：A

1抽油机井系统效率的基本概念

抽油机井系统效率是指将液体举升至地面的有效做功能量与系统输入的能量之比，即系统的有效功率与输入功率的比值。

其中，输入功率由现场测试取得，有效功率由下式计算：

pe=

式中：pe有效功率，Kw；Q一一油井日产液量，m3/d；

H—有效扬程，m； —井液密度，103Kg/m3；

g一重力加速度，g=9.8m/s2

其中有效扬程：H=Hd+

式中：Hd一动液面，m；Po一油压，MPa；Pt一套压，MPa。

2抽油机井系统效率影响因素分析

影响抽油机井系统效率的因素较多，它不仅受抽油设备和抽油参数的影响，而且还受油井管理水平和井况的影响。由于能量在转换和传递过程中，总会发生能量损失，用Pi表示输入功率，用Pe表示有效功率，用△P表示损失功率，则有：Pi=Pe+△P

根据抽油机井系统的组成情况，可以把损失功率△P分解为8个部分，即：

（1）电动机损失部分功率△P1：当电动机输出功率为额定输出功率的60-100%时，电动机的工作效率与额定效率接近或相等，否则将低于额定效率；而在抽油机工作时，负荷变化极大，所以其电动机的工作效率低于其额定效率。据资料显示，电动机的额定效率约为90%，而应用于抽油机上的工作效率只有70%左右，这部分功率损失对系统效率的影响很大。

（2）带传动部分的损失△P2：油田应用较为普遍的普通V带、窄V带和同步带的效率一般在在95%左右，即这部分的损失功率为5%。

（3）减速器部分的损失△P3：减速器损失分轴承损失和齿轮损失两部分，一副轴承的功率损失约为1%，共三副合计为3%，一副齿轮功率损失为2%，三副为6%，故减速器的损失功效率9%。

（4）四连杆部分的损失△P4：四连杆结构中有三副轴承和一根钢丝绳，三副轴承的损失为3%，钢丝绳的变形损失为2%，所以四连杆部分的损失功效为5%。

（5）盘根盒部分的损失△P5：抽油机工作时，由于光杆与盘根盒中的填料有相对运动产生磨擦，引起功率损失：

△P5=F譾/1000=9.8譮譳住譫譸議譾/1000

式中：F-磨擦力；f-磨擦系数；h一有效密封高度；d一光杆直径；v一光杆运动速度；k一系数，由密封材质确定。

可见盘根盒部分损失与密封材质、光杆直径、运动速度有关。

（6）抽油杆部分的损失△P6：抽油机工作时，抽油杆（或节箍）与油管、液柱发生磨擦造成的功率损失，根据理论计算和实测结果显示，功率损失部分的大小于下泵深度、原油粘度成正比，与抽油杆运动速度的平方成正比，因此，通过提浅泵挂、降低抽油机的冲次可有效地降低这部分的功率损失。

（7）抽油泵部分的损失△P7：抽油泵部分的损失包括机械磨擦损失、容积损失和水力损失，抽油泵部分的损失与泵径的大小成正比，与泵效的高低成正比，提高泵效是减少这部分损失的主要方法。

（8）管柱部分的损失△P8：管柱部分的损失包括油管漏失引起的损失和原油沿油管流动产生的损失：

△P8容=103住鱌住鱍油漏

△P8水=△h油管P譯譗/100

3提高抽油机井系统效率的改进措施

3.1通过改善电动机自身工作特性实现节能

通过使用高转差电动机（转差率为20-30%，常规电动机转差率仅为2-5%）改变电动机的硬特性，提高启动状态的输出功率，降低所选电动机的额定功率PN，使电动机平均工作功率与额定功率的比值尽可能大，尽量接近50 %（常规机一般在30%左右，资料表明当电动机负荷低于50% PN时，电动机的效率会急剧下降），从而提高电动机的工作效率，实现大幅节能。

3.2通过增设节能控制柜进行无功补偿

通过增设节能控制柜对电动机进行电容低压就地补偿，即在电动机定子绕组上并接容性负载，使电动机这个感性负载的电流滞后，使无功功率下降，这样可以减少电源变压器的视在功率，提高电网的供电质量，尽管从单井没有节能，但从整体上看则实现了节能降耗。

主要通过改变抽油机运动学特性实现节能，进行油井优化工艺设计，提高井下效率。包括提浅泵挂和提高泵径等措施，提高机采系统效率。

3.3通过精确平衡实现节能

当上冲程电流与下冲程电流的比值在80%-100%之间时能耗最低，而普通抽油机往往不能达到上述平衡效果。通过在常规抽油机上增设机构实现对抽油机的精确平衡，从而抽油机的复合平衡曲线与负荷曲线更相似，分散了峰值扭矩，减小扭矩，使净扭矩曲线更加平滑，达到节能目的。

3.4逐步淘汰高能耗的电磁调速电机

目前应用电磁调速电机的油井较大数量，均为低冲次、低液量稠油井，从下面11口井应用电磁调速电机油井系统效率的监测情况看，这类井的系统效率很低，平均仅为5.95%。

对此类要求低采液强度的油井建议逐步淘汰电磁调速电机，应用节能型电机+变频控制柜，同时采用节能型电机+减速器装置，此方式的优点是减速器价格相对便宜，约3000-4000元，缺点是增加了摩擦副，系统效率受到一定影响，且油井调参困难，可置换性差。

3.5加强油井现场管理工作

完善的生产现场管理措施，对于提高机采系统效率也有很大的影响，它的特点是少投入，多产出。通过对抽油机井采取调参、调平衡、调盘根盒松紧程度、调皮带松紧及对抽油设备、井口设施实施“五率”（基础水平率；驴头、悬绳器、盘根盒对中率；运行平衡率；紧固合格率、润滑合格率）檢验措施，保证抽油机井运行在最佳经济状态。

4结束语

在分析影响抽油机井系统效率影响因素的基础上，采取以上措施可有效地提高系统效率，设备配套能力增强，同时减少作业井次，节约成本，同时保持较高时率，减少作业占产，效益显著，有很好的推广应用价值。同时探索出一条系统的、成熟的提高机采系统效率配套技术为其他区块的类似改造提供成熟、有效的配套技术和管理运行经验。

参考文献

[1] 王雪峰，王钊.抽油机井系统效率影响因素分析与改善措施[J].石油石化节能，2011（08）.