提升有杆泵采油系统效率的方法研究

李彬 王斐

【摘要】有杆泵采油的三大主要装备有抽油机、抽油杆和抽油泵。抽油泵可分为：管式泵和杆式泵。管式泵的结构简单、成本低，在相同油管直径下允许下入的泵径较杆式泵大，因而排量大;杆式泵检泵方便，但结构复杂，制造成本高，在相同油管直径下允许下入的泵径比管式泵小。杆式泵适用于下泵深度大、产量较小的油井。有杆泵采油是国内外广泛采用的一种采油方法，但是，目前国内的有杆泵采油系统效率低，已不能满足当代社会发展的需求。本文主要对影响有杆泵采油系统效率的因素进行了简要的分析，通过全方位、高层次的探讨，阐述了如何去提高有杆泵采油系统效率，什么样的途径才能使系统的效率达到最大化。

【关键词】系统效率 分析 因素

有杆泵采油的主要参数，冲程：光杆（或柱塞）上、下运动一次称为一个冲程。载荷作用下的柱塞冲程，柱塞冲程损失的构成：液柱载荷交替地由油管转移到抽油杆柱和由抽油杆柱转移到油管，使杆柱和管柱分别发生交替地伸长和缩短。上冲程：载荷由油管转移到抽油杆，抽油杆伸长，油管缩短;下冲程：载荷由抽油杆转移到油管，油管伸长，抽油杆缩短。柱塞冲程损失由抽油杆柱伸缩与油管伸缩共同造成的。

1 影响有杆泵采油系统效率的主要因素

据调查，近年来我国各大油田的有杆泵采油系统效率要远远小于系统理论的百分比，且平均系统效率最高的也不会超过平均系统效率的一半。影响油机井系统效率的因素主要有以下几个方面：

（1）电机的负载率过低。一般来说电机的负载率都在0.7-1.1之间，但是目前我们实际的电机负载率都没有达到这个要求，这是造成电机运行效率较低的主要因素。实践证明，如果电机的负载率提高5%-10%，系统的效率也会提高2%-4%，且节电率可以达到10%。

（2）传动皮带的影响。抽油机传动系统是采用三角皮带传动。但是由于皮带材质为橡胶，具有弹性，所以很难保证它的张紧程度。因此，在使用过程中，皮带很容易出现相互错动、打滑等现象，造成能量的耗损，影响系统效率。

（3）抽油机的工作状态。大多数的抽油机都是采用对称循环的工作方法，其运行方式造成周期性波动的幅度很大，它的这种工作状态对于电动机来说是不适合的。因为，它在运行的过程中，会造成大量能量的损耗，且系统的效率不会提高。

（4）抽油机的平衡程度。抽油机的平衡程度会显示出系统的运行状态，其状态又会关系到抽油机的耗电情况。如果抽油机的平衡状态不好，就会影响其电流，会使输入功率发生变化，就算是抽油机的功率没有差异，也不能保证功率不会发生变化。

（5）盘根阻力。盘根在使用的过程中，会与其他设备产生阻力，阻力的大小与盘根的材质或者松紧状态有关，不管阻力是大是小，它都会造成大量能量的损耗，对整个系统的效率有负面的影响。

（6）工作制度的影响。工作制度对抽油系统也会有一定的影响。如果制定的工作制度比较合理就会使得排液量与供液量能够很好的匹配，整个系统也会处于一个好的运行状态，从而提高系统的运行效率。

（7）油管伸缩的影响。在系统操作的过程中，油管下端的状态不是很稳定，因此，如果油管发生伸缩的现象，就会使得传递的功率与冲程受到损失。泵下入深度越大，油管发生伸缩的程度就越严重，对系统效率的损害就越大。

（8）气体的影响。在生产的过程中，因为有气体的存在，会使整个泵筒空间充不满，这样就会使泵的实际排量变小，抽油泵的泵效降低，导致整个系统的效率降低。

（9）泵工作时间影响。泵工作时间关系着系统能否顺畅地进行运转，如果时间突然延长，就会使设备之间的阻力变大，造成严重的磨损，甚至深井泵也会漏失，从而也不会提高深井泵的工作效率。

（10）抽油杆的弯曲与摩擦。在整个抽油的过程中，抽油杆柱有时会不经意的与油管进行摩擦，如果是抽油杆的下部弯曲了，就会造成有效载荷的波动，从而会使整个系统的效率降低。

2 提高机械采油有杆泵系统效率的措施

（1）选择合理的电机进行配置。如果要配置电机，就要根据电机本身的性质与能力，做到电机的负载率达到最佳的负载率，也就是说使其负载率在0.7-1.1之间。

（2）使用终端的无功补偿，提高功率的因数。在目前，中国大多数的工厂的抽油机自控箱都设置了电力电容器，这样能够有效地实现对线路的无功补偿，其因数可提高到0.55左右，效果也非常的显著。

（3）选择高效的传动带。此种设备的原理主要是采用窄形联组或者齿形同步带，用于避免因震动、打滑所造成的损失。最好是使用普通的三角形然后携带5根的组合装。

（4）利用节能抽油机。目前，我国大多数的抽油机都是普通的梁式抽油机，一般使用節能抽油机的数量较少。在油井上使用的节能抽油机主要有两种类型：

①异向曲柄平衡抽油机;

②链条抽油机。

第一种是属于非对称循环的梁式抽油机，也就是悬点的上行曲柄转角要大于180度，下行曲柄的转角小于180度，上行用的时间比下行的时间要长，这样能有效减缓加速度，第二种是属于链条抽油机，它的特点是负荷量大、平衡效果好、比较省电等，这种类型的抽油机非常的适合在稠油井和中深井上使用，其悬点的运动较均匀、能有效地降低能量的损耗量，提高系统的效率。

（5）采用耐油橡胶盘根。如果是有偏磨的井口就必须要设置井口扶正器。

（6）装置抽油杆扶正器，可以减小抽油杆与油管之间的摩擦。

（7）设置一个油管锚。这样能够有效地降低能量的损耗。

（8）装置一个气锚。因为如果是油气比较高的井，使用气锚便可以有效提高泵的容积效率。

（9）采用高效的深井泵。根据油井的特点，采用比较高效的深井泵，比如：如稠油泵、防砂卡泵等。

（10）采用抽油机诊断技术。抽油机井生产的过程中，使用此种设备，对于一些常见影响系统效率的因素，比如：沉没度、供液能力、杆柱应力、凡尔漏失等因素，具有很好的分析以及处理的功能。从而会有效地提高机械采油系统的效率。

（11）增设节能控制柜。安装节能控制柜，能够有效地提高一些智能的控制器以及电动机的高效节能器的节能效果，通过实践与研究，它是一款功能性强、高效率的油井电机配套节能控制设备。

3 结语

随着油藏开发的不断进行，油井产能受到地质特征、油藏管理、采油工程、生产维护等多方面影响，从较长的时期看是一个动态的变量，合理地选取举升工艺的直接影响着油田开发效益。我们知道要想提升机械采油系统的效率其实并不难，重要的是将阻碍系统操作效率的因素找出来，根据这些原因，再进行有效的分析，研究可行的途径与措施。只有这样，才能将系统效率提升到一个更好的状态。

参考文献

[1]杨东辉，任远.有杆泵深抽技术泵效提高47%[N].中国石化报，2010.

[2]杜宇恒.有杆泵深抽技术在辽河油田深井开采中的应用研究[D].北京：中国石油大学，2010.

[3] 何祚云.中国石化集团公司节能潜力和相关措施初探[J].当代石油石化，2004（2）：9-12

[4] 董世民，邢明明，张红，柴国红.基于系统效率最高的抽油机井合理流压研究[J].燕山大学学报，2011（04）

[5] 郑海金，邓吉彬.抽油机井系统效率潜力评价与分布规律研究[J].节能技术，2008（02）