掺稀井抽油机系统效率影响因素与提高

张鹏

摘 要：利用抽油机采油是目前广泛采用的采油方式之一，机采井系统效率是反映油井系统能耗和工作状态的一个重要指标，为了充分发挥油田地层潜力，同时又减少能耗，需要尽可能地提高抽油机井系统效率。通过多个方面分析影响机采井系统效率的因素，提出了提升抽油机井运行效率的有效措施。

关键词：机采井系统效率影响因素解决措施

1 掺稀机抽井系统效率的概念

掺稀机抽井系统效率是指地面上电能输送给井下流体，将流体举升到地面的有效输出能量与系统输入能量之比[1]。即：掺稀机抽井系统的有效输出功率Ne与输入功率Ni的比值。

2 掺稀机抽井系统效率影响因素分析

地面效率能量的损失主要分布在电动机、皮带、减速箱、四连杆机构4个部分上;井下效率能量的损失主要分布在盘根盒、抽油杆、抽油泵、油管效率4个部分[2]。因此掺稀机抽井系统效率受产液量多少、开井时长、抽油泵類型、工作制度、抽油机与电动机匹配程度、盘根盒松紧度、皮带与减速箱、四连杆机构因素的影响。

2.1电机

电动机效率是指电动机的输出功率与输入功率之比，一般来说，电动机铭牌上标的电动机效率是在电动机负载率高于60%的情况下的数据。电动机在运转过程中会产生大量的热量，同时电机机械部件之间的传动也会造成机械能损失。电动机类型以及电动机与抽油机的匹配程度是影响电机效率的主要因素;选择与抽油机相匹配的电机能提升系统效率。

2.2皮带、减速箱

皮带在运行过程中会与皮带轮产生摩擦、打滑、振动、错边等能量损失，从而对掺稀机抽井系统效率产生一定的影响。同时，皮带由于自身有一定弹性，因此在运行过程中会产生弹性形变能量损失。而皮带的松紧程度、皮带轮对正度以及同心度等都会对皮带的传动效率产生较大的影响;其中，皮带的松紧程度是影响皮带传动效率的主要因素[3]。

2.3四连杆机构

光杆功率与减速箱输出功率的比值为四连杆机构的传动效率。其主要的功率损失为轴承及摩擦损失、钢丝绳的变形损失。如果四连杆机构的轴承润滑性能不好，能量损失增加，进而影响系统效率。现场抽油机一般每季度保养1次，保证各部件润滑能力。

2.4抽油杆效率

抽油杆输出功率与盘根盒输出功率的比值叫做抽油杆效率。其主要能量损失为抽油杆与油管以及抽油杆与液体之间的摩擦损失、杆柱弹性形变产生的损失。抽油机的冲程、冲次与抽油泵的匹配程度等都会严重影响抽油杆效率。

2.5抽油泵效率

抽油泵的输出功率与抽油杆输出功率之比为抽油泵效率。其主要的能量损失为抽油泵柱塞与衬套之间的摩擦损失及泵漏失损失（又称容积损失），原油流经泵阀时的水力阻力而引起的功率损失（又称水力损失）。通常情况下泵漏失损失是影响抽油泵能量损失的主要因素。

3 提高掺稀机抽井系统效率的主要措施

3.1加强油井现场管理制度

通过对抽油机井日常巡检，掌握抽油机生产的第一手资料，及时发现存在的隐患，这些都是能提高掺稀机抽井系统效率投资少、见效快的有效举措，使得掺稀机抽井实现最大经济效益[4]。实践表明，当上、下冲程电流之比在0.75～0.95之间时能耗最低，但常规抽油机很难达到上述能耗，因此在普通抽油机上加装监测设备实现对抽油机平衡的精确管理，从而使抽油机的负荷平衡曲线与理论曲线更接近，达到提高系统效率的目的[5]。

3.2调整电流平衡率

抽油机的电流平衡率低，会减少抽油机寿命、抽油杆断、电能耗费巨大的后果。研究表明，抽油机的平衡率在80%～115%之间为最佳。电流法现场应用较普遍，但某些情况下会出现假象平衡;因此同时采用功率法和电流法结合监测油井平衡状态，调整机采井电流平衡，提高抽油机井系统效率。

3.3合理的沉没度

对于机采井来说，一般情况下，泵效随着沉没度再增大而提高，沉没度超过400m后泵效也不会有大的变化;相反过大的沉没度会使抽油杆、管过长而产生伸缩变形，造成较大的冲程损失，同时使负载增加，抽油泵寿命缩短，系统效率变低;但沉没度过低会导致井下抽油泵凡尔压力过低，使气体从混合液中大量分离，降低泵效，严重时会造成“气锁”。

3.4更换节能电机

普通Y系列三相异步电动机的负载率大于50%后，电机效率基本保持在90%左右，而当负载率低于50%时，电机效率随着负载率的增大而增大（图4）。高效节能电机相比普通电机工作效率更高，具有启动扭矩大、功率因数高的优点，因此对电机负载率低于50%的抽油机井更换节能电机，提高其负载率，从而达到降低功耗，提高系统效率的目的。

4 总结

通过对稀机抽井系统效率影响因素的研究，发现掺稀机抽井系统效率的主要影响因素有电机效率、皮带与减速箱效率、四连杆效率、盘根盒效率、抽油杆效率、抽油泵效率、油管效率，采取必要的对策，加强油井现场管理制度，调整抽油机的电流平衡率，选择合适的沉没度，对负载率低的井更换节能电机，从而最大程度的减少影响抽油机系统效率的因素，提高油田开采的经济效益。定期对抽油机系统进行维护和保养，降低事故的发生率。通过科学的管理和规范巡井制度，及时发现抽油机系统存在的隐患，加快智能油田建设的进度，实现节能增效的生产目标。

参考文献

[1]浮昀.抽油机井系统效率现状与潜力分析[J].石化技术，2018，25（1）：83.

[2]关宁，欧阳华章，李华.抽油机低效间抽井产液变化规律[J].油气田地面工程，2006：25.

[3]孟庆昊.抽油机井系统效率影响因素及措施[J].化学工程与装备，2019（04）：62-63.

[4]于庆.提高抽油机井系统效率的对策分析[J].石油石化节能，2016，6（1）：5-7.

[5]张杨.低渗透油藏有杆抽油系统优化设计[D].东北石油大学，2017.