提高游梁式抽油机井系统效率对策与效果

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提高游梁式抽油机井系统效率对策与效果

杨安国

（）中国石化河南油田分公司科技处，河南南阳　４７３１３２

游梁式抽油机采油是最传统的采油方式之一，也是迄今在采油工程中一直占主导地位的人　　摘　要：工举升方式，抽油机采油井所占比例还在不断增大是石油生产中的主要耗电的采油方式。本文介绍了抽油机井系统效率的概念，分析了抽油机系统效率影响因素，阐述了提高抽油机井系统效率的对策与效果。

关键词：抽油机井；系统效率；对策；效果

（）ＴＥ３２　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００６—７９８１２０１９０３—００６３—０２　　中图分类号：１　抽油机井系统效率的概念

抽油机的系统效率是衡量有杆抽油系统性能和通过统计分析抽油机井能管理水平的综合性指标，

耗与系统效率的关系，开展有针对性的技术管理工作，提高系统效率，是实现降低生产运行成本，提高油井开发效益和基础管理水平的重要手段

［１］

，其负荷率较低（导致变压器功费较高、１０％～３０％）率因数低。２．３　抽油机的影响

目前，存在很多超役使用的抽油机；使用年限较长的抽油机的各处齿轮啮合程度不好，造成轴承和齿轮的磨损损失增大，四连杆效率降低；经对比测试，超期服役的抽油机与新机相比地面效率低５％左右。

２．４　电动机的工作特性对系统效率的影响

机采系统的耗电量最终也体现在电动机耗电上。对电机的节能效果的要求越来越高，电动机及其相关改造是提高机采系统效率项目中不可回避的问题。电机负载率是指运行中电动机实际输出功率Ｎ２与额定功率的比值。电机的负载率及功率因数越低，电动机的效率越低。

。抽油

机的系统效率是指有效功率与输入功率的比值：

ｐｅη＝ｐｉ其中：有效功率ｐｅ是指将井内液体举升到地面所需的功率；抽油机的输入功率ｐｉ是指拖动机械采油设备的电动机总的消耗功率。２　抽油机系统效率影响因素分析２．１　抽油机平衡率的影响

游梁式抽油机的平衡率对抽油机井的系统效率影响较大，平衡差的油井能耗大，系统效率低。同时抽油机平衡状况的好坏，直接影响抽油机连杆机构、减速箱和电机的效率与寿命，对抽油杆的工作状况也影响很大。调整平衡最方便的方法是调节旋转平衡块的平衡半径。通过合理地调整平衡，每口油井可减少有功功率０平均节电０节．３－１．５Ｋｗ，．５Ｋｗ，电效果显著。２．２　变压器的影响

目前抽油机井使用的是５０ｋＶＡ或１００ｋＶＡ的变压器一对一拖动２而电２ｋＷ、３７ｋＷ、４５ｋＷ电机，机平均输入功率为１造成变压器容量浪０ＫＷ左右，

＊

Ｎ２

β＝Ｎｄ现场中一般用实测电流法计算电机负载率：

２２ＩＩ１－０

２２β＝ＩＩＮ－０

槡电机功率因数的计算公式方法为：ｃｏｓΦ＝

Ｎ１

－３

３ＵＩ×１０槡——电动机额定电压，Ｕ—Ｖ。２．５　沉没度的影响

收稿日期：２０１８－１２－１６

，作者简介：杨安国（男，工程师，从事油田开发技术工作。１９８７－）

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内蒙古石油化工　　　　　　　　　　２０１９年第３期　

对于抽油机井来说，一般情况下，沉没度达到３００ｍ时，泵的充满程度可达到９５％以上。再增大沉没度，泵的充满程度也不会有大的变化。随下泵深度的增加，负载增加，油井举升效率会降低；但沉没度偏小造成井下抽油泵吸入口压力过低，使气体从原油中大量分离，影响泵效发挥。２．６　下泵深度对泵效的影响

当泵径、冲程、冲次确定，泵挂深度变化时，油井产液量随下泵深度有先增加后降低的规律，泵深过大，不但对提高产量无益，反而会导致悬点载荷的增加，杆、管弹性损失的增大，反而会导致系统效率的降低。

３　提高抽油机井系统效率的对策３．１　做好四个方面的技术优化和匹配

①机、

杆、泵组合：利用动、静态资料对油井生产能力的进行全面分析，对油井进行泵径升级和泵挂上提措施，有效地降低了悬点载荷，提高了日产液量。②优化生产参数：采取调大冲程，调小冲次进行优化。优化生产参数不但能节约电能，并且能减少抽油机和电机的老化程度，降低装机功率，使系统效率有所提高。③优化电机组合：大马拉小车使无功耗电增加，老化电机的效率较低。通过优化电机组合，能够极大的减少耗电量。④优化电器控制设施：加强自控箱的规范化管理，对未补偿的自控箱进行电容补偿，同时还积极引进新型节能自控箱，如变频柜、自动补偿柜、Ｙ／△转换装置等，降低单井日耗电量。

３．１．１　优化抽汲参数。采油井生产参数是否合理，对系统效率有一定影响。采油井抽汲参数普遍偏大，因此调小参数，调后产液、产油稳定，平均单井输入功率降低０．６ｋＷ，系统效率提高０．７％；换小泵后，平均单井输入功率降低０．９ｋＷ，系统效率提高１．２％。

３．１．２　抽油机平衡率。抽油机的结构和机型对单井系统效率影响很大，但在抽油机型号选定的情况下，影响系统效率的主要因素是抽油机的平衡率。抽油机不平衡，会造成抽油机寿命缩短、杆断、电能浪费等。按规定抽油机的平衡率在８５％～１１５％之间为合格。考虑到实际生产情况，把平衡率定为８５％～１００％比较合适，

平衡率超出此范围，抽油机的效率会降低。３．２　应用永磁同步电机

电机是以磁场为媒体进行能量转换的一种机电产品。异步电机的转速不可能等于气隙内旋转磁场的同步转速，原因在于必须在转子绕组内产生感应电动势和感应电流，

从而产生电磁转矩。为建立机电能量转换所需的磁场，电动机的磁路需要一定的磁势源进行励磁，有电励磁和永磁两种方式，前者需外接电源供给能量进行励磁；后者是采用永磁材料的固有特性，经预先磁化后不需外加能量就能建立起永久磁场。应用电磁调速电机的油井均为低冲次、低液量稠油井，系统效率仅为５．９５％。应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，价格相对便宜。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。４　结论及建议

通过上述措施，共完成系统效率优化１８１井次。系统效率由２０．１２％提高到２３．２３％，提高了

３．１１％，累计节电１９．８５×１０４　

ＫＷｈ。

①在满足生产工艺和设备的条件下，

以机械采油井系统效率最高为目标函数的优化设计，是提高机械采油系统效率行之有效的方法。②泵效是影响机械采油系统效率的一个主要因素，可在优化设计过程中，根据不同井的具体情况，通过确定合理的沉没度、抽油杆柱设计等手段来提高泵效。③通过防砂、防蜡、防偏磨技术的应用，减少功率损耗，延长检泵周期，保证油井生产时效性，可大幅提高抽油机系统效率，

达到节能降耗、降低采油成本的目的。［参考文献］

［１］　徐正顺．

机械采油技术研究与应用［Ｍ］．北京：石油工业出版社，２０００．

［２］　闫敬东．

永磁同步电机在抽油机上的应用分析［Ｊ］．２００６．３５～３６．