论文部分内容阅读
摘要：本文针对目前抽油机系统效率普遍偏低，低效率运行现状，分析了目前抽油机井系统效率、耗能概况，找出影响系统效率的因素，以及系统效率的分布规律，并且结合实际提出提高抽油机井系统效率，节能降耗的措施和方法。
关键词：抽油机 系统效率节能降耗
目前，有杆抽油设备在机械采油中占有相当大的比重。在我国90，000多口机采井中，抽油机井约占90%。抽油系统的低效率运行则是在国内石油系统中普遍存在的一个重要问题。本文主要分析了目前抽油机井系统效率、耗能概况，找出影响系统效率的因素，以及系统效率的分布规律，并且结合实际提出提高抽油机井系统效率的方法。
一、抽油机井系统效率分析与计算
根据抽油机系统工作的特点，可将抽油机系统效率分为两部分，即地面效率和井下效率。一般情况下，以光杆悬绳器为界，悬绳器以上机械传动效率和电机运行效率的乘积为地面效率。而悬绳器以下到抽油泵，再由抽油泵到井下的效率为井下效率。
抽油机井系统效率具体分解如图一：
抽油机井的系统效率是以上七个分效率组成的，各个分效率的大小，也就是说各部分能量损失的多少，主要取决于油井井况系统的设计，设备运行，工作条件及生产管理等。
二、抽油机系统效率现状分析
通过对测试结果的分析，可以得出在实际运行中影响系统效率的因素有以下6点：
（1）在一个生产周期中，抽油机载荷变化较大。大部分油井的抽油机配备电动机功率过大，同时许多电动机已经多次维修，严重老化；
（2）井场配电箱破坏严重，无功补偿器损坏，造成电动机功率因数偏低。
（3）油田已进入稠油开发中后期，油井供液不足，造成大部分油井泵效低。2011年统计，平均泵效为30.62%，低于40%的油井占总开井数的68.2%。
（4）油井分散，且靠近村庄，故盗电现象严重，电力损失大，机采能耗高。
（5）抽油机服役年限长，机械性能变差，运动部件不灵活或磨损，冲程、冲次调节困难，而且抽油机匹配维修差，得不到及时合理的维修。
（6）普通电动机拖动抽油设备的系统效率低，我管理区可测的83口抽油机井中普通电机为17口，占73.9%，使用该电机的油井平均系统效率为6.92%。
三、提高抽油机井系统效率措施及取得效果
（一）抽油机地面部分的管理
1. 选择合理电动机
根据抽油机系统耗能状况分析：地面部分的能量损失在电机，因此要提高系统效率，就要采用高效率的节能电机，为减少电机老化，运行效率低，耗能大缺点，我管理区于2012年针对7口日耗电量大于500KW·h抽油机进行了整改，调换节能电机7台，7口井的单井平均日耗电量由620.6KW·h下降到540.2KW·h，日节电80.4KW·h，系统效率提高3.0%，见到了良好的经济效益。
2. 采用三相异步电动机就地补偿技术
目前，基层队抽油机井所用电机都是三相异步电动机，采用就地补偿技术，对电动机所需无功功率实行就地补偿，降低了无功功率，减少电能损失，提高电网和设备的利用率，并可改善电动机的经济运行状态，配电线路节电率为7%。
3.减少地面磨损
地面部分的能量损失除电动机外，还有三角带，减速箱，抽油机的连杆机构。我管理区于2011月在抽油机井传动装置方面安装了皮带涨紧器。皮带涨紧器主要根据丝杆的转动与杠杆的作用，并借助于弹簧的弹力使辊轮对皮带产生涨紧。现有八口抽油机井使用了皮带涨紧器，有效地改善了皮带打滑、皮带松弛而导致的抽油机运转效率降低的情况。
4.搞好抽油机的平衡
抽油机运行不平衡，会造成电流，功率因数波动太大。少量电机出现负功现象，而且平均运行电流升高8.0%左右，造成不必要的耗电。因此，要保证抽油机的平衡度要求。抽油机工作的平衡度应在85%～120%，这时电动机的负荷 最低，所以平衡度越好节电效果越理想。
5.抽油机井的参数匹配
油井参数（泵、杆、冲程、冲次等）匹配。对系统效率的影响很大，参数匹配（包括泵挂）不同，系统效率可以高达2.5倍。因此在抽油机井参数优选匹配尚未应用之时，建议在保证产液量的前提下，应选择较大泵径，较长冲程和较低冲次。
（二）抽油机井下部分的管理
抽油机的井下部分是从抽油机的悬绳器算起的，主要包括：抽油机深井泵、油管、井口、盘根盒的井口回压等。井下的能量损失主要有：
1.抽油杆与盘根之间的摩擦损耗
光杆与盘根盒之间存在滑动摩擦，根据现场示功图测试，盘根盒太紧与正常松紧时相比，抽油机驴头悬点载荷会增加1—2t，引起摩擦阻力的进一步增大。目前我管理区现场中采用了光杆密封器，有效保证了盘根盒的松紧度，减小了光杆与盘根盒之间的滑动摩擦。
2.抽油杆与油管之间的摩擦损失
主要原因是抽油杆、油管变曲后抽油杆接箍与本体和油管本体，接箍部位的摩擦，目前现场中主要采用油管铅固定法减少油管蠕动和弯曲程度，以及抽油杆扶正器减少抽油杆与油管接触面积，以减少摩擦，同时降低磨损，减少油管漏机会。
3.抽油泵内活塞与衬套间的摩擦损失
主要原因是活塞面与衬套光洁度不够引起的磨阻。液体内砂、盐等杂质进入活塞，防砂泵内部引起的摩阻，目前现场主要应用高精度深井泵，以及防砂泵等井下工具，减少地层砂、盐进入泵筒机率。
4.抽油杆与液体之间的摩擦阻力和液体与油管本体之间的摩擦阻力
主要原因是抽油机本体与流体运动时引起的摩擦阻力，在抽油杆本体光洁度不够，结蜡、结盐时摩擦阻力会大大增加，现场主要采用固化杆、加药热洗防蜡减少腐蚀。
5.深井泵和油管丝扣漏失造成的功率损失
目前，由于现场油管腐蚀、偏磨严重。针对油管丝扣漏失加剧，主要对策是减少腐蚀，加强作业监督，严格按照操作规程涂抹丝扣油，并普遍采用固化接箍，固化杆材料，同时加油井防腐剂，采用防气锚减少气体腐蚀。
四、结论
搞好抽油机优化配置，综合治理，提高抽油机系统效率，是一个全面组织协调的系统工作。通过对抽油机系统效率的研究，采用先进的节能技术，优化设计参数匹配，加强管理，是能够提高抽油机系统效率，达到节能降耗、降低采油成本的目的。系统效率是随时间变化的量，实际生产中要不断监测，经常分析，才能使油井保持高效生产。
参考文献
[1] 高思强；张保国；庞超乾.Pro/E在节能抽油机设计中的应用[J]；今日科苑；2010（06）
[2] 陈超.应用多节点节能组合技术提高系统效率[J]；石油石化节能；2011（04）
关键词：抽油机 系统效率节能降耗
目前，有杆抽油设备在机械采油中占有相当大的比重。在我国90，000多口机采井中，抽油机井约占90%。抽油系统的低效率运行则是在国内石油系统中普遍存在的一个重要问题。本文主要分析了目前抽油机井系统效率、耗能概况，找出影响系统效率的因素，以及系统效率的分布规律，并且结合实际提出提高抽油机井系统效率的方法。
一、抽油机井系统效率分析与计算
根据抽油机系统工作的特点，可将抽油机系统效率分为两部分，即地面效率和井下效率。一般情况下，以光杆悬绳器为界，悬绳器以上机械传动效率和电机运行效率的乘积为地面效率。而悬绳器以下到抽油泵，再由抽油泵到井下的效率为井下效率。
抽油机井系统效率具体分解如图一：
抽油机井的系统效率是以上七个分效率组成的，各个分效率的大小，也就是说各部分能量损失的多少，主要取决于油井井况系统的设计，设备运行，工作条件及生产管理等。
二、抽油机系统效率现状分析
通过对测试结果的分析，可以得出在实际运行中影响系统效率的因素有以下6点：
（1）在一个生产周期中，抽油机载荷变化较大。大部分油井的抽油机配备电动机功率过大，同时许多电动机已经多次维修，严重老化；
（2）井场配电箱破坏严重，无功补偿器损坏，造成电动机功率因数偏低。
（3）油田已进入稠油开发中后期，油井供液不足，造成大部分油井泵效低。2011年统计，平均泵效为30.62%，低于40%的油井占总开井数的68.2%。
（4）油井分散，且靠近村庄，故盗电现象严重，电力损失大，机采能耗高。
（5）抽油机服役年限长，机械性能变差，运动部件不灵活或磨损，冲程、冲次调节困难，而且抽油机匹配维修差，得不到及时合理的维修。
（6）普通电动机拖动抽油设备的系统效率低，我管理区可测的83口抽油机井中普通电机为17口，占73.9%，使用该电机的油井平均系统效率为6.92%。
三、提高抽油机井系统效率措施及取得效果
（一）抽油机地面部分的管理
1. 选择合理电动机
根据抽油机系统耗能状况分析：地面部分的能量损失在电机，因此要提高系统效率，就要采用高效率的节能电机，为减少电机老化，运行效率低，耗能大缺点，我管理区于2012年针对7口日耗电量大于500KW·h抽油机进行了整改，调换节能电机7台，7口井的单井平均日耗电量由620.6KW·h下降到540.2KW·h，日节电80.4KW·h，系统效率提高3.0%，见到了良好的经济效益。
2. 采用三相异步电动机就地补偿技术
目前，基层队抽油机井所用电机都是三相异步电动机，采用就地补偿技术，对电动机所需无功功率实行就地补偿，降低了无功功率，减少电能损失，提高电网和设备的利用率，并可改善电动机的经济运行状态，配电线路节电率为7%。
3.减少地面磨损
地面部分的能量损失除电动机外，还有三角带，减速箱，抽油机的连杆机构。我管理区于2011月在抽油机井传动装置方面安装了皮带涨紧器。皮带涨紧器主要根据丝杆的转动与杠杆的作用，并借助于弹簧的弹力使辊轮对皮带产生涨紧。现有八口抽油机井使用了皮带涨紧器，有效地改善了皮带打滑、皮带松弛而导致的抽油机运转效率降低的情况。
4.搞好抽油机的平衡
抽油机运行不平衡，会造成电流，功率因数波动太大。少量电机出现负功现象，而且平均运行电流升高8.0%左右，造成不必要的耗电。因此，要保证抽油机的平衡度要求。抽油机工作的平衡度应在85%～120%，这时电动机的负荷 最低，所以平衡度越好节电效果越理想。
5.抽油机井的参数匹配
油井参数（泵、杆、冲程、冲次等）匹配。对系统效率的影响很大，参数匹配（包括泵挂）不同，系统效率可以高达2.5倍。因此在抽油机井参数优选匹配尚未应用之时，建议在保证产液量的前提下，应选择较大泵径，较长冲程和较低冲次。
（二）抽油机井下部分的管理
抽油机的井下部分是从抽油机的悬绳器算起的，主要包括：抽油机深井泵、油管、井口、盘根盒的井口回压等。井下的能量损失主要有：
1.抽油杆与盘根之间的摩擦损耗
光杆与盘根盒之间存在滑动摩擦，根据现场示功图测试，盘根盒太紧与正常松紧时相比，抽油机驴头悬点载荷会增加1—2t，引起摩擦阻力的进一步增大。目前我管理区现场中采用了光杆密封器，有效保证了盘根盒的松紧度，减小了光杆与盘根盒之间的滑动摩擦。
2.抽油杆与油管之间的摩擦损失
主要原因是抽油杆、油管变曲后抽油杆接箍与本体和油管本体，接箍部位的摩擦，目前现场中主要采用油管铅固定法减少油管蠕动和弯曲程度，以及抽油杆扶正器减少抽油杆与油管接触面积，以减少摩擦，同时降低磨损，减少油管漏机会。
3.抽油泵内活塞与衬套间的摩擦损失
主要原因是活塞面与衬套光洁度不够引起的磨阻。液体内砂、盐等杂质进入活塞，防砂泵内部引起的摩阻，目前现场主要应用高精度深井泵，以及防砂泵等井下工具，减少地层砂、盐进入泵筒机率。
4.抽油杆与液体之间的摩擦阻力和液体与油管本体之间的摩擦阻力
主要原因是抽油机本体与流体运动时引起的摩擦阻力，在抽油杆本体光洁度不够，结蜡、结盐时摩擦阻力会大大增加，现场主要采用固化杆、加药热洗防蜡减少腐蚀。
5.深井泵和油管丝扣漏失造成的功率损失
目前，由于现场油管腐蚀、偏磨严重。针对油管丝扣漏失加剧，主要对策是减少腐蚀，加强作业监督，严格按照操作规程涂抹丝扣油，并普遍采用固化接箍，固化杆材料，同时加油井防腐剂，采用防气锚减少气体腐蚀。
四、结论
搞好抽油机优化配置，综合治理，提高抽油机系统效率，是一个全面组织协调的系统工作。通过对抽油机系统效率的研究，采用先进的节能技术，优化设计参数匹配，加强管理，是能够提高抽油机系统效率，达到节能降耗、降低采油成本的目的。系统效率是随时间变化的量，实际生产中要不断监测，经常分析，才能使油井保持高效生产。
参考文献
[1] 高思强；张保国；庞超乾.Pro/E在节能抽油机设计中的应用[J]；今日科苑；2010（06）
[2] 陈超.应用多节点节能组合技术提高系统效率[J]；石油石化节能；2011（04）