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【摘要】抽油系统在运行过程中，由于能量传递的环节较多，所以存在相应的能耗损失。目前，我国的抽油系统效率普遍偏低，存在很多不必要的能耗损失。对抽油系统的运行原理进行分析，可将抽油系统分为地上部分和井下部分，电机的负载率比较低、抽油机不平衡、设备老龄化、设施匹配缺乏合理性是影响地面部分效率的主要因素，可以通过采用节能电机的方式提升系统效率。油井产液量低、泵挂深度及有效扬程等是制约井下效率的关键因素，可通过使用增油短节等形式进一步提升效率。
【关键词】抽油系统 有杆泵抽油设备 效率 措施
1 前言
随着油田开发工作的不断深入，由以往的单纯追求产量目标逐步转变为以成本效益为中心，降低油井生产耗能的重要性日益突出[1]。有杆泵抽油设备是我国油田进行机械采油时使用的主要设备，目前，这种设备在国内已覆盖超过百分之九十的油井。该设备具有操作方便、综合成本低的特点。但相对地，其工作效率也比较低。综合我国国内一些抽油机井的工作情况可以发现，全部能耗中只有约百分之三十做的是有用功，剩余的百分之七十都以不同的方式浪费掉了，还造成了机械的损耗。情况表明，我国的抽油系统在效率上还有很大的提升空间。结合时下运用最多的有杆泵抽油设备的工作原理与工作情况，本文对如何提升抽油系统效率进行了探讨。
2 影响抽油系统效率的主要因素
有杆泵抽油系统由地上和井下两部分组成，地面的部分主要包括电动机、抽油机、变压器、井口装置及控制柜，井下的部分则包括抽油杆、光杆、抽油泵和油管，所以影响抽油系统效率的因素也分为井下效率和地面效率两类。
2.1 影响抽油系统效率的地面因素
地面效率等于电机、皮带、减速箱和四连杆机构效率的乘积[2]。一般来说，设备老龄化是影响地面部分抽油效率的主要因素，此外，设施匹配缺乏合理性也是造成抽油效率降低的另一主要原因。此外，还包括以下三方面的影响因素：首先是电机的负载率比较低。抽油机的电机负载率偏低导致电机的输出功率不够稳定，无功功率随之升高。其次，是抽油机的平衡度问题。电机的电流不分正负，用电和发电都会导致电流的产生，抽油机出现不平衡现象，平衡重会带动电机进行发电。
2.2 影响抽油系统效率的井下因素
井下部分中，关乎系统效率的主要部分别为抽油杆、管柱、盘根盒与抽油泵。注采井网有待完善，井下技术有待提升，井动液面缺乏稳定性，沉没度变化较大等情况都影响了系统的整体效率。此外，油田开发的时间延长与采出程度增加及地层能量不断下降造成了低产井的数量不断增加，很多抽油机井都处在低效运行阶段，既造成能源浪费，也造成设备进一步的磨损。具体体现在如下方面：首先，油井的产液量比较低，供液量不够。其次，泵挂的深度和井下效率。泵挂深度增加了，抽油杆冲程的损失也会随之增加，这些都会导致井下效率降低。最后，有效扬程和井下效率之间存在正比例关系。此外，油井中气和油的比值比较高时，泵效会降低，而泵效高，井下效率才高。
3 提升抽油系统效率的主要措施
3.1 使用节能电机
普通的电机耗能相对较大，造成地面效率相对较低，可以通过采用节能电机进行作业的方式来改善这种情况，比如用双速电动机替换普通电机等。使用了节能电机后，功率因数提升了，平均地面效率可以实现百分之五左右的提升。
3.2 调整抽油机的平衡
抽油机运行时，悬点载荷使减速箱的输出轴扭矩随着时间变化的规律呈正弦曲线特点，游梁平衡重在减速箱的输出轴上也会形成相应的正弦式扭矩变化。因为彼此扭矩的方向恰好相反，所以相互抵消后，减速箱输出轴的净扭矩峰值也会随之降低。同一工作周期中，净扭矩波动大时，电机能耗和配置功率都会相应增加。如果想要增加抽油系统的效率，可以对抽油机平衡进行适当的调整。可以进行电能测试，获得相应数据后，在结合油井使用的抽油机参数与平衡块的数目和平衡块的单重等，对抽油井实施平衡分析，并结合分析数据，做出相应调整。
3.3 使用增油短节提升效能
油管和抽油杆在工作时的载荷、沉没度等可以影响泵效，而泵效又能够影响系统的效率。对工作制度进行调整可以使抽油杆保持适宜的沉没度，使用增油短节则能影响油管和抽油杆承受的载荷及柱塞的上下压力差，并且还能够避免反复弯曲造成的抽油杆断裂现象。
3.3.1增油短节的结构
增油短节是活塞式结构，主要包括游动阀座、游动阀、抽油杆短节等零部件。抽油杆短节上端的螺纹是内螺纹，和抽油杆的外螺纹相匹配，下面则是外螺纹，和抽油杆的接箍相匹配。在抽油杆短节中部位置，有一个可以自由运动的游动阀，上面有一个过油孔。游动阀座位于抽油杆短节下部，和抽油杆短节形成一体。
3.3.2增油短节的工作原理
油管内的抽油杆带动着抽油短节下滑的过程中，游动阀会在油管壁带来的摩擦力与下方油压作用下朝上方运动，和游动阀座彼此脱离，打开游动阀总成，原油经游动阀的油孔通过，沿着凹槽前进。抽油短节向上滑动时，游动阀会在管壁摩擦和上方油压下朝下方运动，此时游动阀合闭，游动阀总成随之关闭，原油通道被密封。而受到密封的原油则会随着抽油杆向上运动，实现抽油过程。
增油短节游动阀安在抽油杆短节中部，游动阀座则位于抽油杆短节下部，游动阀不仅可以左右旋转，也可以上下运动。游动阀的上部表面上还有倾斜度为二十度的凹槽和凸棱，下部则是圆筒状，可以和游动阀座彼此密封，就是通过这样的工作原理，游动阀座可以和抽油杆短节构成一个相对简易的抽油泵。增油短节可以分段减小抽油杆载荷与泵载荷，减弱崩漏失及抽油杆弹性形变，举升液柱，进而减弱冲程的损失，提升抽油泵有效行程，增加泵中的吸液量，进而提高泵效。
3.3.3增油短节的安装
在抽油机井上进行安装时应以尽量减小冲程损失为原则，依据抽油杆顺序，尽量减小抽油杆载荷。可以在油杆连接处添加增油短节。每个连接处安转一个，一共可以装三到五个，全井一共可以安装十到二十个。需要注意的是，不可以在结蜡严重的部位安装，有可能会造成卡井现象。此外，安装时还要注意油井井深轨迹，尽量不要安装在拐点位置。
3.3.4增油短节的适用范围
增油短节一般对供液能力较佳的油井效果明显。可以广泛安装在10t/d等高产井上，能够明显提升泵效与系统效率，降低能耗。对于那些低产井，可以通过减少增油短节个数来保证沉没度符合系统要求。
4 结语
提升抽油系统效率能够有效避免能源的浪费，增加油井的相对产值。通过对抽油系统各工作环节的观察和分析，首先要找出能够提升系统效率的部分和环节，其次要积极开发新技术以便落实到具体的生产过程中，科学技术是第一生产力，只有坚持技术的创新才能够帮助人们进一步优化企业生产方案，并为油井的有效管理提供参考。
参考文献
[1] 崔晓霖.提高有杆抽油设备系统效率研究[J].石油机械，2012，（8）：13-15
[2] 曲占庆，张杰，等.基于主成分分析法提高有杆抽油系统效率[J].断块油气田，2012，19（3）：389-392
【关键词】抽油系统 有杆泵抽油设备 效率 措施
1 前言
随着油田开发工作的不断深入，由以往的单纯追求产量目标逐步转变为以成本效益为中心，降低油井生产耗能的重要性日益突出[1]。有杆泵抽油设备是我国油田进行机械采油时使用的主要设备，目前，这种设备在国内已覆盖超过百分之九十的油井。该设备具有操作方便、综合成本低的特点。但相对地，其工作效率也比较低。综合我国国内一些抽油机井的工作情况可以发现，全部能耗中只有约百分之三十做的是有用功，剩余的百分之七十都以不同的方式浪费掉了，还造成了机械的损耗。情况表明，我国的抽油系统在效率上还有很大的提升空间。结合时下运用最多的有杆泵抽油设备的工作原理与工作情况，本文对如何提升抽油系统效率进行了探讨。
2 影响抽油系统效率的主要因素
有杆泵抽油系统由地上和井下两部分组成，地面的部分主要包括电动机、抽油机、变压器、井口装置及控制柜，井下的部分则包括抽油杆、光杆、抽油泵和油管，所以影响抽油系统效率的因素也分为井下效率和地面效率两类。
2.1 影响抽油系统效率的地面因素
地面效率等于电机、皮带、减速箱和四连杆机构效率的乘积[2]。一般来说，设备老龄化是影响地面部分抽油效率的主要因素，此外，设施匹配缺乏合理性也是造成抽油效率降低的另一主要原因。此外，还包括以下三方面的影响因素：首先是电机的负载率比较低。抽油机的电机负载率偏低导致电机的输出功率不够稳定，无功功率随之升高。其次，是抽油机的平衡度问题。电机的电流不分正负，用电和发电都会导致电流的产生，抽油机出现不平衡现象，平衡重会带动电机进行发电。
2.2 影响抽油系统效率的井下因素
井下部分中，关乎系统效率的主要部分别为抽油杆、管柱、盘根盒与抽油泵。注采井网有待完善，井下技术有待提升，井动液面缺乏稳定性，沉没度变化较大等情况都影响了系统的整体效率。此外，油田开发的时间延长与采出程度增加及地层能量不断下降造成了低产井的数量不断增加，很多抽油机井都处在低效运行阶段，既造成能源浪费，也造成设备进一步的磨损。具体体现在如下方面：首先，油井的产液量比较低，供液量不够。其次，泵挂的深度和井下效率。泵挂深度增加了，抽油杆冲程的损失也会随之增加，这些都会导致井下效率降低。最后，有效扬程和井下效率之间存在正比例关系。此外，油井中气和油的比值比较高时，泵效会降低，而泵效高，井下效率才高。
3 提升抽油系统效率的主要措施
3.1 使用节能电机
普通的电机耗能相对较大，造成地面效率相对较低，可以通过采用节能电机进行作业的方式来改善这种情况，比如用双速电动机替换普通电机等。使用了节能电机后，功率因数提升了，平均地面效率可以实现百分之五左右的提升。
3.2 调整抽油机的平衡
抽油机运行时，悬点载荷使减速箱的输出轴扭矩随着时间变化的规律呈正弦曲线特点，游梁平衡重在减速箱的输出轴上也会形成相应的正弦式扭矩变化。因为彼此扭矩的方向恰好相反，所以相互抵消后，减速箱输出轴的净扭矩峰值也会随之降低。同一工作周期中，净扭矩波动大时，电机能耗和配置功率都会相应增加。如果想要增加抽油系统的效率，可以对抽油机平衡进行适当的调整。可以进行电能测试，获得相应数据后，在结合油井使用的抽油机参数与平衡块的数目和平衡块的单重等，对抽油井实施平衡分析，并结合分析数据，做出相应调整。
3.3 使用增油短节提升效能
油管和抽油杆在工作时的载荷、沉没度等可以影响泵效，而泵效又能够影响系统的效率。对工作制度进行调整可以使抽油杆保持适宜的沉没度，使用增油短节则能影响油管和抽油杆承受的载荷及柱塞的上下压力差，并且还能够避免反复弯曲造成的抽油杆断裂现象。
3.3.1增油短节的结构
增油短节是活塞式结构，主要包括游动阀座、游动阀、抽油杆短节等零部件。抽油杆短节上端的螺纹是内螺纹，和抽油杆的外螺纹相匹配，下面则是外螺纹，和抽油杆的接箍相匹配。在抽油杆短节中部位置，有一个可以自由运动的游动阀，上面有一个过油孔。游动阀座位于抽油杆短节下部，和抽油杆短节形成一体。
3.3.2增油短节的工作原理
油管内的抽油杆带动着抽油短节下滑的过程中，游动阀会在油管壁带来的摩擦力与下方油压作用下朝上方运动，和游动阀座彼此脱离，打开游动阀总成，原油经游动阀的油孔通过，沿着凹槽前进。抽油短节向上滑动时，游动阀会在管壁摩擦和上方油压下朝下方运动，此时游动阀合闭，游动阀总成随之关闭，原油通道被密封。而受到密封的原油则会随着抽油杆向上运动，实现抽油过程。
增油短节游动阀安在抽油杆短节中部，游动阀座则位于抽油杆短节下部，游动阀不仅可以左右旋转，也可以上下运动。游动阀的上部表面上还有倾斜度为二十度的凹槽和凸棱，下部则是圆筒状，可以和游动阀座彼此密封，就是通过这样的工作原理，游动阀座可以和抽油杆短节构成一个相对简易的抽油泵。增油短节可以分段减小抽油杆载荷与泵载荷，减弱崩漏失及抽油杆弹性形变，举升液柱，进而减弱冲程的损失，提升抽油泵有效行程，增加泵中的吸液量，进而提高泵效。
3.3.3增油短节的安装
在抽油机井上进行安装时应以尽量减小冲程损失为原则，依据抽油杆顺序，尽量减小抽油杆载荷。可以在油杆连接处添加增油短节。每个连接处安转一个，一共可以装三到五个，全井一共可以安装十到二十个。需要注意的是，不可以在结蜡严重的部位安装，有可能会造成卡井现象。此外，安装时还要注意油井井深轨迹，尽量不要安装在拐点位置。
3.3.4增油短节的适用范围
增油短节一般对供液能力较佳的油井效果明显。可以广泛安装在10t/d等高产井上，能够明显提升泵效与系统效率，降低能耗。对于那些低产井，可以通过减少增油短节个数来保证沉没度符合系统要求。
4 结语
提升抽油系统效率能够有效避免能源的浪费，增加油井的相对产值。通过对抽油系统各工作环节的观察和分析，首先要找出能够提升系统效率的部分和环节，其次要积极开发新技术以便落实到具体的生产过程中，科学技术是第一生产力，只有坚持技术的创新才能够帮助人们进一步优化企业生产方案，并为油井的有效管理提供参考。
参考文献
[1] 崔晓霖.提高有杆抽油设备系统效率研究[J].石油机械，2012，（8）：13-15
[2] 曲占庆，张杰，等.基于主成分分析法提高有杆抽油系统效率[J].断块油气田，2012，19（3）：389-392