萨北开发区抽油机设备的合理匹配

蒋媛媛（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

根据抽油机系统工作的特点，要将抽油机系统的效率分为两部分，即地面效率和井下效率[1]。以光杆悬绳器为界，悬绳器以上的机械传动效率和电动机运行效率为地面效率；悬绳器以下到抽油泵，再由抽油泵到井口（包括回压）的效率为井下效率[2]。要想提高整个抽油机系统效率，必须从提高油井井下效率、地面效率入手，不断降低油井运行能耗，改善油井生产工况，进而提高油井开发效益[3]。

地面部分能量损失发生在电动机、皮带和减速箱、四连杆、盘根盒部机构中，因此，通过对电动机和抽油机的合理优化，可以提高地面效率[4]。井下部分能量损失发生在抽油杆、抽油泵、管柱部分，合理优化杆管设计，加强机泵组合优化，能有效提高井下效率[4]。因此，弄清不同机型抽油机井与泵径和合理匹配，不同机型、泵径抽油机井与电动机的合理匹配，能从根本上提高系统效率。

1 现状调查及分析

目前采油三厂10、14型抽油机（2870口井）应用较多，占抽油机总井数的78.12% 。对这部分井的系统效率、地面效率、井下效率进行调查，从而找出不同泵型、不同拖动设备的效率分布规律，进而确定10、14型机的泵径、拖动设备匹配规律。

1.1 10、14型机不同泵径的效率分布规律

目前应用的10型机机型主要为CYJ10-3-53HB、 CYJY10-3-53HB、 CYJ10-3-37HB、CYJ10-4.2-53HB、CYJY10-4.2-53HB，与之匹配的泵型较多为44、57、70 mm泵，14型机的机型主要为CYJY14-6-89HF、CYJY14-5.5-89HF，与之匹配的泵型较多为57、70、83 mm泵，通过对这部分井的系统效率、地面效率、井下效率进行分类筛选，绘制出10、14型机的效率分布图（图1）。

从10型机效率分布图可以看出，随着泵径的增加系统效率、井下效率呈上升趋势，泵径70 mm系统效率和井下效率最高，所以10型机匹配70 mm泵最佳。从14型机效率分布图可以看出，随着泵径的增加系统效率、井下效率总体呈上升趋势，在泵径83 mm时系统效率、井下效率最高，所以14型机匹配83 mm泵最佳。

1.2 10、14型机不同电动机功率下效率分布规律

通过对这部分井的系统效率、地面效率、井下效率进行分类筛选，绘制出不同泵径下的效率分布曲线[5]。

10型机44 mm泵主要匹配30、37、40、55 kW四种电动机。由图2可知，随着电动机功率的增加，系统效率先升后降，在电动机功率为37 kW时系统效率最高。地面效率先升后降，在电动机功率为37～40 kW时地面效率趋于平缓，所以10型机44 mm泵匹配37 kW效率最高。

图1 抽油机井效率-泵径分布

10型机57 mm泵主要匹配30、37、40、45、55 kW五种电动机。由图3可知，随着电动机功率的增加，地面效率先升后降，在电动机功率为40 kW时地面效率和系统效率达到最高，所以10型机57 mm泵匹配40 kW效率最高。

图2 10型机44 mm泵效率分布曲线

图3 10型机57 mm泵效率分布曲线

图4 10型机70 mm泵效率分布曲线

10型机70 mm泵主要匹配30、37、45、55 kW四种电动机。由图4可知，随着电动机功率的增加，系统效率总体呈上升趋势。地面效率先降后升，在电动机功率为45 kW时地面效率最高，所以10型机70 mm泵匹配45 kW效率最高。

图5 14型机57 mm泵效率分布曲线

14型机57 mm泵主要匹配45、50、55、75 kW四种电动机。由图5可知，随着电动机功率的增加，系统效率和地面效率先升后降，在电动机功率为50 kW时地面效率最高、系统效率相对较高，所以14型机57 mm泵匹配50 kW效率最高。

图6 14型机70 mm泵效率分布曲线

14型机70 mm泵主要匹配50、55、75 kW三种电动机。由图6可知，随着电动机功率的增加，系统效率呈上升趋势，地面效率在电动机功率为55 kW时最高，所以14型机70 mm泵匹配55 kW效率较高。

图7 14型机83 mm泵效率分布曲线

14型机83 mm泵主要匹配50、55、75 kW三种电动机。由图7可知，随着电动机功率的增加，系统效率总体上升，地面效率在电动机功率为75 kW时最高，所以14型机83 mm泵匹配75 kW效率较高。

1.3 10、14型机电动机功率匹配

通过10、14型抽油机的系统效率、地面效率、井下效率分类统计分析，得出最佳匹配结果（表1）。

表1 10、14型机泵径电动机匹配

2 现场应用

2017年根据分析结果，对采油三厂低效井（系统效率低于10%[6]）、电动机功率匹配不合理的240口井进行电动机功率的重新匹配。措施实施后，10型机的平均有功节电率为6.47%，平均单井日节电14.21 kWh，年节电83.51×104kWh，年获经济效益53.35万元；14型机的平均有功节电率为3.26%，平均单井日节电8.97kWh，年节电25.87×104kWh，年获经济效益16.53万元（表2）。

表2 10、14型机电动机合理匹配效果

3 结论及认识

1）从系统效率、地面效率、井下效率调查分析结果可以看出，10型机配70 mm泵、45 kW电动机效率最高，14型机配83 mm泵、75 kW电动机效率最高。

2）提高系统效率要从地面、井下两方面入手，地面降耗，井下提效，从而整体提升系统效率。

3）将系统效率分为地面、井下两部分，更便于找出系统效率低的症结所在，便于治理工作的开展。

4）通过效率调查得出的匹配规律有利于指导生产实践，但在实际工作中，更换设备还要考虑抽油机井的产量、井下载荷等实际情况，单井设计个性化，才能最大限度提升其系统效率。