抽油机系统效率分析
抽油机井系统效率影响因素分析
抽油机井系统效率影响因素分析摘要：抽油机井目前普遍存在系统效率偏低的问题。
本文通过对机采系统的理论计算，分析了系统效率的构成及影响因素，结合油井生产运行情况，认为地面设备、井下工具、采油管理等都不同程度地影响了机采井系统效率的提高，从而从管理和新技术运用等方面有针对性地提出了提高机采井系统效率的多项措施。
关键词：抽油机井系统效率措施1 机采系统效率影响因素及分析1.1 地面设备对系统效率影响分析1.1.1 电机影响电动机是抽油机井的主要动力设备，也是油田主要的耗能设备之一，机采系统的耗电量最终也体现在电动机耗电上。
电机的影响关键在于电机负载率的影响。
电机负载率过低时,电机效率和功率因数下降,电机处于“大马拉小车”现象,严重影响抽油机系统效率。
多年来抽油机的驱动电机一直采用通用系列异步电机，这种电机额定功率运行时的效率和功率因数呈现最大值，而当负载降低时，效率和功率因数都随之下降，无功损耗随之增大。
为解决异步电机所带弊端，我站从2009年开始推广使用永磁电机等节能电机，目前，节能电机已经占全站总电机数的76.5%。
1.1.2 皮带影响皮带在转动过程中会带来功率损失，皮带传动损失包括:①绕皮带轮的弯曲损失。
②进入与退出轮槽的摩擦损失。
③弹性滑动损失。
④多条皮带传动时，由于皮带长度误差及轮槽误差过大造成的各条皮带间载荷不均而导致的功率损失。
现在使用的皮带一般都是联带和单带，通过上面的分析，我们发现联带与单带相比，能够减少能量损失，所以应尽量使用联组皮带。
1.1.3 减速箱影响减速箱损失包括轴承损失和齿轮损失，它们都是由摩擦引起，减速箱中一般有三对人字齿轮，齿轮在传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就会发生摩擦与损失，增加动力消耗，降低传动效率。
如果减速箱润滑不好，减速箱的损失将增加，效率将下降。
1.1.4 四连杆机构影响在抽油机四连杆机构中共有三副轴承和一根钢丝绳。
四连杆机构损失主要包括摩擦损失及驴头钢丝绳变形损失。
抽油机井系统效率分析与对策
率 的分布规律，并且结合实际提 出提高抽耗
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 ９ ０ ， ０ ０ ０ 多 口机采井 中，抽油机 井约 占 ９ ０ ％ 。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。 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
一
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 ２ ０ １ １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 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 ， 抽油机井系统效率具体分解如 图一： 要 保 证 抽 油 机 的 平 衡 度 要 求 。抽 油 机 工 作 的 平 衡 度 应 在 ８ ５ ％ ～ １ ２ ０ ％ ，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 ： ｌ ＿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 ｌ 一２ ｔ ，引起摩 擦阻力 的 图一 系统效率分解图 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 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 ， 的松 紧 度 ，减 小 了光 杆 与 盘 根 盒 之 间 的滑 动摩 擦 。 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 ２ ．抽油杆与油管之 间的摩擦损 失 运 行 ， 工 作 条 件 及 生产 管理 等 。 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 二 、抽油机系统 效率现状分析 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 ， 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 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 ， 有 以下 ６点 ： 减 少 油 管漏 机 会 （ 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 ３ ．抽油泵 内活塞 与衬套 间的摩擦损失 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： 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 （ 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。 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 ， （ 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 以及防砂泵等井下工具，减少地层砂、盐进入泵筒机率 。 效低 。２ ０ ｌ １年统 计，平 均泵 效为 ３ ０ ． ６ ２ ％ ，低 于 ４ ０ ％的油井 占总 开井 数 的 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 ６ ８ ． ２ ％。 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 （ 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 。 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、 （ 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 、 加 药 热 洗 防蜡 减 少 腐 蚀 。 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 。 ５ ．深井泵和油管丝扣漏失造成 的功率损 失 （ 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 ８ ３口抽 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 油机井 中普通 电机 为 ｌ ７ 口， 占 ７ ３ ． ９ ％ ，使用该 电机 的油井 平均系统效率 为 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 ６ ． ９ ２ ％。 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。 三、提 高抽油机井系统效率措施及取得效果 四 、 结 论 （ 一）抽 油机地面部分的管理 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 Ｌ 选 择合 理电动机 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， 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 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、 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 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， 率 低 ，耗 能 大 缺 点 ，我 管 理 区 于 ２ ０ １ ２年 针 对 ７口 日耗 电 量 大 于 ５ ０ ０ Ｋ Ｗ・ ｈ 经常分析 ，才能使油井保持高效生产 。 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 ６ ２ ０ ． ６ Ｋ Ｗ・ ｈ下降到 ５ ４ ０ ． ２ Ｋ Ｗ・ ｈ ， 日节 电 ８ ０ ． ４ Ｋ Ｗ・ ｈ ，系统 效率提高 ３ ． Ｏ ％ ， 参考文献 见到了 良好的经济效益 。 ［ １ ］高思强 ： 张保 国 ： 庞超乾 ． Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ 在节 能抽油机设计 中的应用 ［ Ｊ ］： ２ ．采用三相异步 电动机就地补偿技术 今 日科苑 ： ２ ０ １ ０ （ ０ ６ ） 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 ［ 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 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 能 ： ２ ０ １ １ （ ０ ４ ）
抽油机井机采系统效率影响因素分析
881 抽油机井系统效率及影响因素分析从抽油机井系统来看，其能够持续地进行能力转化与能量传递，有效能量与油井的入口能量之比是油井采油系统的效率，而系统的效率，则包括地面和井下效率，从四连杆、减速箱、皮带、电动机等构成，后者是油管柱效率、抽油泵效率、抽油杆效率、盘根箱效率构成的。
地面因素主要有抽油机在运转过程中负荷具有交变载荷的特点，要求在选择驱动电动机容量时都留有足够的裕度。
井下因素主要有油管柱功率损失直接影响到机采系统效率的高低，其损失主要包括油管漏失损失、产出液与油管内壁产生的摩擦损失和油管弹性伸缩损失等。
抽油杆的摩擦及弹性伸缩损失。
设计和管理因素主要有泵径、泵深、冲程、冲次的大小对杆柱和液柱的惯性载荷、泵阀球的运动、柱塞的有效行程及运动状态都起着决定作用[1-2]。
2 提高抽油机井提高系统效率措施系统效率是由产液量、有效扬程、电机输入功率等因素决定的要提高系统效率就必须要减少各个环节的损失。
2.1 优化抽油机井间开制度单井系统效率的高低是有杆抽油井运行是否协调的重要标志，单井系统效率越高，产液的吨油耗电量越少。
以“有效冲程最大化、生产载荷最小化”为原则，重点开展油井间开、参数优化、平衡调整等工作，治理井泵效提高5.6%，系统效率提升1.2%[3]。
通过评价电费与效益关系，确定无效井临界效益产量0.033吨/小时，依据液面恢复，按照单井供液能力，确定停井时间。
关井时间通过液面恢复法确定最佳关井时间5天。
充分依托现有数字化建设条件，通过数据采集、远程控制两个方面的智能化技术建设，实现油井管理智能化，打造智能采油示范区，图1[4-5]，见表1。
图1 地层井下关井压力测试抽油机井机采系统效率影响因素分析陈鹏 曹开开 刘强延长油田股份有限公司志丹采油厂 陕西 延安 716000摘要：油田开采选用的多为有杆抽油法，近些年来油田开采工程的开展，采油成本有了明显的上升，采取针对性的改进措施，以此来提升采油效率，提高油田开采的经济效益。
机采系统效率影响因素及对策简析
机采系统效率影响因素及对策简析一、机采效率影响因素分析为了研究抽油机井系统效率的影响因素,可将机采效率效率影响因素分解为地面因素、地下因素和设计管理因素。
1、地面因素机采井地面效率主要由三部分组成,即电机效率、皮带传动效率、减速箱和四连杆机构效率。
(1)抽油机电动机在正常运行时均以轻载运行,存在“大马拉小车”现象,使电机负载率低,对机采系统效率影响较大。
根据抽油机电机负载率与效率的关系曲线,当电机负载率低于20%时,随着负载率的提高,电机运行效率上升幅度较大,当电机负载率高于20%时,随着负载率的提高,电机运行效率上升缓慢,当电机负载率高于40%时,随着负载率的提高,电机运行效率基本稳定在90%。
根据抽油机电机运行工况特点,确定20%-40%为抽油机电机经济负载率。
适度降低电机功率,不但能提高电机负载率,而且可以降低电机空耗产生的无功功率损失,减少耗电量,提高系统效率。
(2)传动皮带和减速箱对机采效率的影响主要表现在传动过程中摩擦造成的功率损失。
(3)抽油机四连杆机构,它对机采系统效率的影响主要体现在摩擦传动过程的功率损失和在往复运动过程中的弹性变形所造成的损失。
抽油机各部件松动或润滑保养不好,造成抽油机各部件之间的摩擦、变形,致使抽油机不平稳运行,从而无功耗电,影响机采效率。
2、井下因素(1)油管柱功率损失直接影响到机采系统效率的高低,其损失主要包括油管漏失损失、产出液与油管内壁产生的摩擦损失和油管弹性伸缩损失等。
(2)抽油杆的影响体现在抽油杆功率的损失,包括抽油杆与油管的摩擦损失、抽油杆与井下液体的摩擦损失和杆柱弹性伸缩损失,与生产参数的确定有直接关系。
(3)抽油泵效率是机采系统井下效率重要的一部分,其功率损失主要为抽油泵柱塞与衬套之间的摩擦损失、泵漏失损失和产出液流经泵阀时由于水力引起的功率损失。
(4)盘根盒的影响主要表现在光杆与盘根盒中密封填料的摩擦损失,突出表现在密封填料的材质、产出液含水率的高低和井口对中程度等方面。
影响抽油机井系统效率因素分析及对策
影响抽油机井系统效率因素分析及对策通过提高抽油机效率的措施，掌握提高抽油系统效率的途径，为提高抽油机的效率奠定基础，从而提高油井的生产效率，建立最佳的经济效益。
在分析影响抽油系统效率的因素后，采取必要的纠偏措施，满足了油田生产的基本条件，有效地提高了抽油机系统的工作效率，提高了油田的生产效率。
影响抽油机效率的因素是多方面的，通过降低电动机功耗，提高电动机效率，减少泵漏，提高抽油泵效率，保证抽油系统高效运行，提高最终采收率。
标签：机采系统效率；影响因素；策略分析抽油机井系统效率可以反映出机采系统的效率，如果系统的效率高，那么无效损耗低。
为节省机采井施工的成本，文章分析了影响机采系统效率的原因，并且阐述了相关提率策略。
抽油机井系统的效率可检验油井作业的水平，作为反应出油井作业的效率，考量用电损耗的程度关键性指标。
所以说，如何提升抽油机井系统的效率，实现油田作业的节能降损、节约石油生产的成本，获得最大化效益是值得大家研究的问题。
1. 影响机采系统效率因素分析1.1 影响地面系统效率因素分析1）电动机：通常电动机的类型、质量的好坏、抽油机平衡性、配置合理性、老化的程度等影响到电动机的效率。
特别是类型、质量以及配置，还有抽油机平衡度是重要的因素。
2）皮带：在三角式皮带传动的时候，受到弹性方面因素的影响，弹性容易变形，并且能量会损失，难防止发生相互间错动、和打滑以及震动问题，导致有些能量损失。
特别是皮带的松紧度，这是关乎到皮带的效率关键性因素。
3）减速箱：减速箱具有三组人字齿轮，当齿轮在转动的时候，齿面容易滑动，从而发生了摩擦力，部分能量损失，并且轴承也发生摩擦损失。
特别是齿轮和轴承润滑度，影响减速箱的效率。
4）四连杆机构：四连杆机构具有三组合轴承和一条钢丝绳，轴承的摩擦力损失以及钢丝绳发生了变形，都会影响到四连杆机构的效率。
所以轴承润滑度，钢丝绳变形的问题，要执行保养维护方法。
5）抽油机平衡：如果平衡率偏低，电动机在工作在一定时间段内会呈现负功的问题，结合电能转为成→机械能转变为→电能的过程，这时转化率是50%，说明电动机做了1kWh 的负功，那么需用电2kWh。
提高抽油机系统效率的方法及措施简介
提高抽油机系统效率可以降低能耗，减少环境污染，提高油田的经济效益和社 会效益。
目的和意义
目的
通过采取一系列措施，提高抽油机系统效率，降低能耗和成本，提高油田的经济 效益和社会效益。
意义
提高抽油机系统效率是油田可持续发展的重要保障，也是实现绿色、低碳、环保 发展的重要途径。同时，提高抽油机系统效率还可以减少环境污染，提高油田的 社会形象和声誉。
对实施过程进行监督检查，确保各项措施得到有效执行。
持续改进，提高系统效率
数据分析
01
对抽油机系统的运行数据进行实时监测和分析，找出存在的问
题和改进空间。
优化调整
02
根据数据分析结果，对系统进行优化调整，提高系统效率。
经验总结
03
对实施过程中积累的经验进行总结，不断完善和提高抽油机系
统效率的方法和措施。
设备维护保养不及时，导致设备故障 率增加，影响系统效率。
管理因素
管理制度不完善
缺乏有效的管理制度和监督机制，导 致设备维护、员工操作等方面出现问 题，影响系统效率。
培训不足
员工缺乏必要的技能和知识，无法正 确操作和维护设备，影响系统效率。
03
提高抽油机系统效率的方法
优化设备配置
01
02
03
选用高效科学合理的管理制度，规 范操作流程，确保抽油机系统 的安全运行。
加强设备维护保养
定期对抽油机系统进行维护保 养，延长设备使用寿命，提高
运行效率。
THANKS
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根据油井产液量、含水率 等实际情况，合理调整抽 油机的工作制度，包括泵 径、冲程、冲次等参数。
优化抽油机平衡
通过调整抽油机的平衡块 位置，使抽油机在上下冲 程中均能保持较高的效率 。
抽油机井系统效率测试 共69页
抽油机代号的表示
Y-- 游梁平衡
B—曲柄平衡
第
第三 一章
F—复合平衡 平衡方式
Q—气动平衡
章
术
减速器结构型式代号
简语
H---圆弧齿轮
要介和
减速器额定扭矩
绍定
义
光杆最大冲程
游梁式抽油机代号
悬点额定载荷 CYJ 常规型 CYJQ 前置型
主要工作参数：泵径、冲程、冲次。
泵径：指深井泵活塞直径的名义尺寸。
平均功率，否则，视在功率总是大于平均功率（即有功功率），也 就是说，视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。
为以示区别，视在功率不用瓦特（W）为单位，而用伏安（VA
）或千伏安（KVA）为单位。
功率因数，在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做
功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和
泵定
义
1—游动凡尔 2—活塞 3—衬套 4—固定凡尔
第 第三 三章
章
术 语 抽油和 泵定 义
第 第三 三章
章
术 语 抽油和 泵定 义
深井泵的活塞在做往复运动：
1、当活塞到达下死点开始上行程的瞬间，
游动凡尔立即关闭，使活塞不连通。此时
，光杆虽然在上移，但活塞相对于泵筒来
说，实际未动，这样就画出AB斜直线。（
义 合不同时，冲程损失不同。
一般采用小泵径、大冲程、小冲次，
可减小气体对泵效的影响；对油比较稠
的井，一般采用大泵径、大冲程、低冲
次；对连抽带喷井则选用大冲次快速抽
汲，增强诱喷作用。
井下管柱图
第 第三 一章
章
术 简语 要介和 绍定 义
筛管和丝堵是防止有异物进泵。
影响抽油机井系统效率因素分析及对策
３ ）减 速 箱 ：减 速 箱 中 一 般 有 三 对 人 字 齿 轮 ， 井 中 ，泵 的充满 系数 与 生产参 数 密切相 关 。 齿 轮在 转动 时 ，相 齿合 的齿 面 问有 相对 滑 动 ，因此 ４ ）油 管 柱 ：管 柱 效 率 损 失 包 括容 积损 失 和 原
盘 根 盒
损失
摩 擦 损 失
摩 擦 损 失 机 械摩 擦 损失 、 容积损失 、 水 力 损 失 容积损失 、 水 力 损 失
抽 油 杆 抽 油 泵
管 柱
图 ２ 提 高 地面 部 分 系统 效 率 流 程
３ ． １ ． １ 提 高 电 动 机 效 率
目前 国 内抽油 机井 使 用 的部分 电动机 能量 损耗 １ ）盘 根 盒 ：盘根 盒过 紧 、井 口偏 中会 造 成 悬 仍 然 较高 ，而 且 配置 的额 定功 率 远大 于抽 油 机实 际 点 载荷 增 加 ，磨 阻增 大 ，效 率 降低 。影 响 盘根 盒效 输 入 功率 ，存 在 “ 功 率不 匹 配” 现象 ，造 成 负载 率 率 主 要 因 素是 盘 根 盒 的松 紧度 以 及 驴 头 井 口对 中 和功 率 因数偏 低 ，无 功功 率偏 大 是影 响 电动 机效 率
就要 发 生摩擦 ，产 生能 量损 失 ，同时 ，三副 轴 承也 油 沿 油 管 流 动 引 起 的 功 率 损 失 （ 即水 力 损 失 ） 组
要 产 生摩 擦 损 失 。影 响 减 速箱 效 率 的主 要 因 素是 成 ，在管 柱 不漏 的情 况下 ，影 响 管柱 效率 的主要 因 齿 轮及 轴 承 的润滑 度 。一般 出问题 少 ，对 机采 系统 素是 泵挂深 度 、原 油黏 度 、结 蜡程 度等 。
抽油机系统效率
ρl－混合液密度 h－有效扬程
二、评价方法及技术路线
（二）评价指标——理论依据
输入功率的理论体系 地面损失功率（PU） 深井泵生产过程中，地面抽油机和电机所损耗的功率。
Pd：电机空载功率
S：冲程 n：冲次
F上：光杆在上冲程中的平均载荷 F下：光杆在下冲程中的平均载荷
K1、K2：地面损失功率同光杆在上、下冲程中的平均载荷的相关系数
系统效率：
Q H g QH
86400 P 8816.3P
百米吨液耗电： x W QH
两者之间关系： x 1
3.67
一、前 言
传统的考核指标体系
目前涉及抽油井系统效率评价与管理相关的行业标准有三个。
SY/T5264-2006
SY/T6275-2007
SY/T6374-2008
一、前 言
η = P有/ P入 = P有/（P地+P粘+P滑+P有-P膨）
二、评价方法及技术路线
（二）评价指标——理论依据
输入功率的理论体系
有用功率（Pef） 在一定扬程下，将一定排量的井下液体提升到地面所需要的功率称
作有效功率。
Pef＝Qtρlgh/86400
h=H+（P油-P套）/ ρl
Qt－产液量 g－重力加速度
2011年3月
目录
一、前言 二、评价方法及技术路线 三、开展主要工作 四、取得主要成果 五、认识及建议
一、前 言
鲁明公司2010年生产耗电4863.65万千瓦时，提液系统耗电
3254万千瓦时。占总生产能耗的66.9%。分公司提液系统耗电占
总生产能耗的54%。
100.0% 90.0%
96.8% 88.9% 91.6% 89.7%
影响抽油机井系统效率因素分析及措施
影响抽油机井系统效率因素分析及措施摘要：抽油机系统效率是衡量油井工作状况的主要指标,系统效率反映着油井的生产水平,抽油机的耗电能力,目前各油田产量紧张,单方液量成本高,有必要对影响抽油机系统效率的因素进行研究,以最经济的方式实现最大的效益。
关键词：抽油机井系统效率影响因素分析提升一、影响抽油机井系统效率的因素1.地下因素1.1原油粘度原油粘度是影响油井产量的重要因素之一，由于原油粘度过大，会致使油井供液不足，油泵充不满，造成系统效率的降低。
1.2气体对系统效率的影响、在抽油过程中时，总会有气体随液体一起进入泵内。
气体占用一定的泵内容积，影响液体进泵及排油；因此，气体进入泵内会影响泵效，当大量气体进入泵内，还会产生气锁，使泵无法工作。
1.3密封盒功率损失光杆摩擦力主要与工作压力、密封材质及硬度、接触面积、运动速度和温度有关，而在调参前后仅有光杆运动速度发生变化，密封盒功率损失仅与光杆运行速度有关，且呈线性关系。
1.4抽油杆功率损失抽油杆运动过程中，杆管间、杆柱与液柱间产生摩擦造成功率损失。
在注水开发的油井中，采出液黏度较低，杆柱液柱间摩擦力仅有(100—200) N，可忽略不计。
1.5抽油泵功率损失泵功率损失包括机械摩擦、容积和水力损失功率。
其中在产液量保持不变条件下，水抽油泵损失功率仅与冲程S、冲数n和柱塞两端压差△p有关，且成线性关系，而压差△p与流压有关。
1.6管柱功率损失管柱功率损失包括管柱漏失和流体沿油管流动引起的功率损失两部分，在调参前后管柱功率损失与流速、流量有关，这两项参数在产液量稳定的条件下实际上可转化为冲次与冲程的函数关系。
因此调整参数前后对比，各部分功率损失可以变成为地面参数变化量的函数关系，从而为系统效率分析奠定了基础。
2.地面因素2.1电动机方面的影响目前大部分油田配置机型与产能不匹配，部分仍在大电机、高参数下生产，机械效率低于85％.由于抽油机的的载荷变化大，上下冲程峰值电流差异较大，及平衡度不够造成电动机负载率低、功率配置过大、运行效率下降、设备老化功率损失大等问题。
抽油井机采系统效率技术
①、 上下冲程最大电流比值（I下/I上）在0.8-1.0之间。
②、 上下冲程平均功率比值（P下/P上）在0.8-1.0之间。 ③、 上下冲程平均扭矩比值（M下/M上）在0.8-1.0之间。
这三种原则在理论上判断抽油机的平衡度都是合理的。
目前在我厂，现场上都是采用测量上下冲程电流的方法来检查 抽油机的平衡情况。这种方法判断抽油机的平衡在某些情况下存在 较大的误差。原则②、③都能较准确判断抽油机平衡，
三、影响系统效率的因素分析及改善措施
地面因素
这是同一口井在平 衡快不同位置时计算的 扭矩平衡度。 上图平衡块位置为 100mm,经过计算扭矩曲 线反映出不平衡，平衡 度为-24%。 经过调整，平衡块 位置为440mm，计算出 的扭矩曲线基本对称， 平衡度为99.8%。
我们可以根据机 型、载荷计算各抽油 井精确的曲柄平衡位 置。
其最好情况可达85％。
9
二、抽油井系统效率分解
皮带传动效率
地面效率
查相关机械手册，常用皮带传动副效率如下表：
½ ´ Æ ø Í Ð Å º Õ Í Æ ¨ « ¶ ´ ¯ Ð §Â Ê £ ¥ 83-98 Ð Õ Ó Å ½ ô Â Ö 80-95 ±² Á ¼ þ Ð É ¾ V´ ø Õ V à Ð ¶ ¨ ¬ ² Í ½
两种方法耗电量对比
井号 阶段 调前 调后 对比 调前 调后 对比 调前 调后 对比 日产液 有效举升高 电机输入功 (t/d) 度(米) 率(kw) 2.1 2.7 0.6 1.4 1.4 0 1.8 2.1 0.3 440 432 -8 493 486 -7 466.5 459.0 -7.5 1.65 1.438 -0.212 2.363 2.13 -0.233 2.0 1.8 -0.2 吨液百米耗电(千 机采系统效 瓦.时/吨*100 率(%) 米) 9 6.3 -2.7 11.5 7.5 -4 10.3 6.9 -3.4 6.5 9.4 5.4. 3.4 3.7 0.3 4.9 6.5 1.6 耗电量 (kw.h) 14454 12596.88 -1857.12 20699.88 18658.8 -2041.08 17576.9 15627.8 -1949.1
抽油机系统效率分析
机械采油井的输入功率 拖动机械采油设备的电动机的输入功率 。
机械采油井的有效功率 在有效扬程下，以一定的排量将井内液体输送到地面所需 要的功率为机械采油井的有效功率。
机械采油井的系统效率 机械采油井的有效功率与输入功率的比值。
抽油井系统效率计算公式
1.机械采油井的系统效率 ：
18
影响系统效率的因素 机、泵设计
冲程、冲次是决定抽油泵效的重要因素，也是影响系统效率 的关键因素之一。在保证排量的情况下，冲程减少、冲次增 大后，抽油机振动载荷、摩擦载荷相对增大，单位时间内做 的功以及输入功率增大，导致系统效率下降。
影响系统效率的因素
机、泵设计
2.泵径、泵挂与系统效率的关系
2.机械采油井的有效功率
p有 p入
100%
P有
Q
H
86400
g
3.输入功率
P入=1.732*电压*电流*功率因数/1000
4.有效扬程
H
Hd
( p0
p1) 1000
g
影响系统效率的因素
系统效率 低的原因
设备 设计 管理
设备
影响系统效率的因素
1、电机 2、皮带及减速箱 3、四连杆 4、光杆 5、盘根 6、抽油杆 7、抽油泵 8、井下管柱
表2 NP1-4X584换泵前后对比表
序 号
井号
泵径
泵挂
有效 扬程
有效 功率
输入 功率
系统 效率
电流 电压
1 NP1-4X584 44 2059.21 661.27
1.59
22.42
7.09
59 380
2 NP1-4X584 56 1625.71 722.99
提高抽油机井系统效率的理论分析与对策措施
的影 响很 大 ， 从而 影 响系统 效率 。 ２２３ 抽 油杆 尺寸 对耗 能 的影 响 ．．
下 泵 深度 Ｌ以及 抽 油 杆 尺 寸 也 同样 对 油杆 抽 油
泵效 ）％； ，
ｐ一 液 体密 度 ；ｇｍ ； ＿ ｋ／
ｇ — 重 力加 速度 ， ／ 。 — ｍｓ 从 公式 可 以看 出 ， 汲 参 数 一 定 时 ， 效 功 率 主 抽 有
一
有 效扬 程 （ 举 升高 度 ） 抽 汲参 数 （ 和 Ｓ 不 同 ， 或 ， ｒ ｌ ） 有
ｐ 理 — 深 井 泵 理 论 排 量 ， ／； — ｍ３ ｓ
— —
深井 泵 排量 系 数 （ 油 工 艺 中常称 之 为 采
杆抽 油 系统 效 率 不 同 ， 且 差 别 显 著 ， 别 是 对泵 效 而 特
要受 有效 扬程 与深 井泵 排量 系数 的影 响 。
一
一Ｌ 一
系统 产生 影 响 。较 重 的抽 油杆 柱能 耗 较大 ， 论 哪一 无
种 杆 柱 ， 着 冲程 长 度 的 增 加 ， 速 下 降 ， 能 耗 下 随 冲 其
降 ： 于某一 特 定 的杆 柱有 某 一最 小 冲程 才能 使 其耗 对
抽 油机 负载 特性 造成 的 ， 抽 油机 电动机 在一 个 冲程 速 ” 基础 ， 使 为 应用 机采 系统 效率 优化 技术 ， 高系统 效 提 里相 当一部 分 时间里 处 于轻载 运行 ， 一个原 因是 设 率 ， 另 降低单 耗 。 年来我 们结合 检泵 作业对 ２ Ｉ 几 ７ Ｖ油井
设备 ） 以及抽 汲参 数 多少 ， 随着 有效 扬 程 的增加 ， 系统 效率都 增 加 。 当然 ， 们之 间并 非线性 关 系 ， 它 随着 有效
抽油机井系统效率分析及提高对策
分油 井的产 液量 比较 低 ；三是 部分 抽油 机配 套 电机的 效率 低 ，大马 拉 小车 ；四是 部分 油井 的套 压 比回压 大造 成有 效扬 程较 低 ，通过 采取 相 应措施 提高 抽油 机井 生产 系统 的 设计水 平及 油井 管理 水平 ，从 而提 高
机采 系统 效 率。
定 装机 功率 ３ ０ ｋ Ｗ ；更换 稀 土永磁 同步 电动 机 ３井次 ，高起 动 转矩 高
二 、 机 采 系 统 效 率 统 计
对桩 西采油 厂桩二 区采油 一队 的 ３ ５口抽油机 井进行 了 系统效 率测
试 ，采集 了各油 井正 常生 产 时的 日耗 电量 、生产 基础 数据 以及 其他 与
系统 效 率有 关 的基 础 资料 。测 试结 果 表明 ，油 井平 均 动液 面 ｌ ２ ４ ５ ｍ，
一
定 程 度 上提 高 了 油 田开 发 经 济 效 益 。 关 键 词 ：抽 油机 井 系统 效 率
一
ห้องสมุดไป่ตู้
影响因素
措 施
、
基 本 概 况
效率由 ２ ７ ． ６ ８ ％提 高 到 ３ １ ． ８ ８ ％ ，平 均 日耗 电由 １ ３ ６ ｋ Ｗ・ ｈ降 低 到 １ ２ ４
ｋ Ｗ・ ｈ ， 日节 电 １ ２ ｋ Ｗ？ ｈ 。
２ ． 合理 匹配 电机 ，降低 电机额 定功率
一
般 来讲 ，电机 的有 功 功率 越低 ，系 统效 率就 越高 。桩 西 采 油一
队 抽 油机井 电机 平均 负载 率 ２ ５ ． ６ ％，平均功 率 因数 ０ ． ４ ６ ，针对 负载 率
低于 ２ ０ ％、功率 因数 低于 Ｏ ． ３的机 采井 优化 匹 配 电机 ４井 次 ，降低 额
抽油机系统效率分析.
(二) 抽油量法
在求出抽油机的抽油量后，通过下式可
计算系统效率
η＝
1.134104 qp H p m
式中 Hp-－泵挂深度，Ni m；
qp—抽油量，t／d。
（12）
停机后测得油井自喷量，再按下式计算qp ：
qp= q- qf
（13）
式中 q—开井生产时测得的产液量，t／d；
qf－油井停机后测得的自喷量，t／d。
400-600 米
大于 600 米
平均单井 平均吨液百
平均单井 平均吨液百
井数 日耗电
米耗电 井数 日耗电 米耗电
（kw.h) kw.h/(t.m)
kw.h kw.h/(tm)
kw.h kw.h/(t. m)
kw.h kw.h/(t.m)
32
6
106
2.0483
3
81
1.48
6
87
1.4943
7
128
抽油泵合理沉没度的确定有两种方案： （1）以系统效率最高作为优化目标函数 （2）以经济效益最好作为优化目标函数
合理沉没度的选择
临东区块分泵径不同沉没度与平均吨液百米耗电关系表
沉没度
泵径 （mm）
井数
小于 200 米 平均单井 平均吨液百
日耗电 米耗电
பைடு நூலகம்
井数
200-400 米 平均单井 平均吨液
日耗电 百米耗电
6.3. 沉没度与泵效的关系
增大沉没度可使泵的效率在一定范围内增大， 但增加的幅度却越来越小，与此同时，悬点载荷 也在不断增加，从而增大电机负荷，降低地面效 率，进而降低系统效率。
6.3. 沉没度与泵效的关系
胜利采油厂含水大于80%时泵效与沉没度的统计 规律——保持200～300 m 的沉没度较合理。
抽油机用超越离合器提高系统效率与节能效果分析
作 者 简 介 ；孙 亚 州 ，２ ０ １ ４ 年 毕 业 于 黑龙 江 科 技 学 院 ，从 事 油 田节 能
监 测 工 作 ，Ｅ — ｍａ Ｊ Ｊ ：ｉ ３ Ｉ ３ ６ ８ Ｉ ３ ５ ６ ６ ＠１ ６ ３ ， ｃ ｏ ｎ， 地 血 ｒ 上 ： 黑 龙 江 省 大 庆
市 让 胡 路 区西 宾路 ４ ８ 号，ｌ ６ ３ ４ ５ ３ 。
具有 平衡 自适应 能 力 ，提 高节 能效 果及 系统 效率 关键 词 游 梁式抽 油机 超越 离合 器 系统效 率 动 态平衡
Ｄ ０Ｉ ： １ ０． ３ ９ ６ ９ ／ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ． ２ ０ ９ ５ － １ ４ ９ ３． ２ ０ １ ５． ０ ０ ７． ０ ２ １
随 着油 田开发 进 入高 含 水 阶段 ，能 耗 量 持续 增 负 发 电现 象非 常 普遍 ，这 也 是造 成 抽油 机 地面 系统
抽油 机 拖动 下 进行 的 ，转 速不 稳定 ，其所 发 电 的相
机 提 升原 油 及抽 油 杆柱 上 升 ；下 冲程 时 ，由于 受 四 连 杆机 构 的影 响 ，抽油 机悬 点 载荷 作 用 在 曲柄 轴 上 的载 荷 扭 矩会 产 生 一 定 的偏 移ｎ ，即会 出现 “ 负 扭
块 中 的机械 能 转化 为 了 电能 反馈 到 电 网 ，而 这部 分
１ 抽 油 机 电 动 机 运 行
１ ． １ 抽 油 机 电动 机 反 发 电 特 性
游 梁 式抽 油 机 工作 原 理 是 电动机 通 过 皮带 传 动 带 动 减 速箱 ，由 四连杆 机 构把 减 速箱 输 出轴 的旋 转 运 动 变 为 游 梁 驴 头 带 动 抽 油 杆 的上 下 往 复 直 线 运 动 。 目前 国 内外 抽 油机 是 以驴 头 悬点 上 下 冲程 时 间
抽油机井系统效率影响因素及应对措施
抽油机井系统效率影响因素及应对措施摘要：从泵效、参数、沉没度、电机、平衡率等不同因素入手，分析了系统效率的影响因素，并提出了相应的措施。
结果表明，抽油机的平衡率在85%~100%之间时，系统效率可提高1.5个百分点左右，随检泵下入气锚可提高了10.8个百分点，应用节能电机、合理流压及盘根过紧度对系统效率影响较大。
关键词：抽油机井系统效率节能一、系统效率计算公式，，式中：P1-电机的输入功率，kW；P2-有效功率（水功率），kW；Q-产液量，t/d；H-举升高度（或有效扬程），m；g-重力加速度，g=9.8 m/s2；H-有效扬程，m；Hd-实测油井动液面深度，m；Po-油压，MPa；Pt-套压，MPa；fw-含水率，%；ρo-油的密度（ρo =0.86），t/m3；ρw-水的密度（ρw =1.0），t/ m3。
二、影响因素与应对措施2.1摩擦损失在计算油井的系统效率时，如果油井流压下降，泵的举升压头变大，抽油泵做的大部分是有用功，而在相同的液量下，如果回压升高，摩擦压损变大同样使泵的举升压头变大，使得电机作无用功。
通过定期清理管线和调节转油站的回油压力，降低抽油泵所作的无用功，这方面通过制度和工艺改造是可以达到的。
可采取降低油管回压和摩擦损失的措施，降低地面管线的压力损失。
（1）回压及套压。
油井井口的回压存在，增加了上冲程时的悬点载荷力，当回压增加时，相当增加抽油杆的重力，上冲程悬点载荷增加，导致电机耗能增加。
回压过高，悬点载荷增大，亦造成泵的的漏失，影响系统效率。
当套压过大时，降低泵举升的有效扬程，导致系统效率下降。
（2）沉没度。
根据系统效率计算公式，增加有效扬程可提高系统效率，即满足泵的沉没压力下提高泵的扬程，降低动液面保持合理沉没度。
沉没度与泵效有关，随着沉没度的增加，泵效增加，当沉没度达到一定值时，泵效增加趋势变缓。
（3）管柱结构。
油井正常抽吸时，由于液柱载荷使抽油杆和油管柱发生伸缩变形，引起活塞和泵筒在一定范围内相向运动，使活塞的冲程小于光杆冲程，其值称为冲程损失，冲程损失越大，产量损失越大，泵效就下降的越多。
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影响系统效率的因素
机、泵设计
1.冲程、冲次与系统效率的关系
2.泵径、泵挂与系统效率的关系
影响系统效率的因素
机、泵设计
1.冲程、冲次与系统效率的关系
表1 NP1-3X36井调参前后对比
冲程 冲次 理论排量
产液量 电流
调参前 4.2 3.4
52.75032
37.5
22
调参后
5
3.1
57.257
38.6
47
380
3 NP118-1
24.6 1648.27 1648.27 4.37 21.00 20.81 43.7 380
4 NP1-4X34
30.7
0
-0.09 0.00 24.57 0.00 37.6 380
5 NP118-X8
77.6
230 229.98 1.99 10.32 19.32 33.65 380
抽油井系统效率分析及提高 系统效率途径
抽油井系统效率组成
机械采油井的输入功率 拖动机械采油设备的电动机的输入功率 。
机械采油井的有效功率 在有效扬程下，以一定的排量将井内液体输送到地面所需 要的功率为机械采油井的有效功率。
机械采油井的系统效率 机械采油井的有效功率与输入功率的比值。
抽油井系统效率计算公式
表2 NP1-4X584换泵前后对比表
序 号
井号
泵径
泵挂
有效 扬程
有效 功率
输入 功率
系统 效率
电流 电压
1 NP1-4X584 44 2059.21 661.27
1.59
22.42
7.09
59 380
2 NP1-4X584 56 1625.71 722.99
1.62
21.28
7.60
56 380
3 NP1-4X584 70 1302.8 869.50
2 NP118-X8 29.4 37.9 3.3 0.9 1.1 8.99 19.29 17.06 0.47 27.7 16.8 0
3 NP1-3X36 28.67 32.75 3.5 0.55 0.5 7.06 7.16 1.18 0.98 14.63 17.81 0
4 NP1-4X584 44 50 2.8 0.6 0.2 6.8 28.82 27.38 0.24 42.52 19.94 -4.98
作业区抽油机系统效率现状
表5 抽油机系统监测原始记录表
序号
井号
上行 电流
下行 电流
冲次
油压
套压
有功 功率
视在 功率
无功 功率
功率 因素
平均 电流最大 功率最小 功率1 NP118X1 37.6 49.8 5.4 0.62 0.6 16.65 22.81 15.58 0.73 33.42 29.8 3.4
影响系统效率的因素
2. 平衡率与系统效率的关系
表4 NP1-4X584调平衡前后对比
日产液 日产油 平衡率 电流
调平衡前 23.1
7.2
130.1 71.10
调平衡后 31.9
16.9 101.1 55.30
系统效率 3.61 5.17
通过平衡调 整，日产液 量、日产油 量得到提高， 电机电流明 显降低，系 统效率有较 大的提高。
作业区抽油机系统效率现状
各井系统效率
表6 各抽油机井系统效率
序 号
井号
日产 液量
液面
有效 扬程
有效 输入 系统 功率 功率 效率
电流
电压
1 NP1-4X201
6.7
2075 2074.99 1.46 8.55 17.13 44.75 380
2 NP1-4X584
8.2
559.6 559.64 0.48 7.43 6.52
作业区抽油机系统效率现状
功率三角形
无功 功率
有功 功率
视在
φ
功率
P有功=P视在× cosφ
作业区抽油机系统效率现状
6月11日，油田节能监测中心对南堡作业区抽油机系统进行 节能监测，表5为监测记录的原始数据。根据抽油机系统节 能测试考核评价标准，南堡作业区抽油机的系统效率要高于 或等于19.05% 。根据测试的原始数据得出抽油机的系统效 率如表6：可以看出大部分的井系统效率达不到标准。
6 NP1-3X36 7 NPC1-19
36.8 424.5 424.51 1.50 19.87 7.53 30.71 380
18.7
112 111.88 0.24 10.86 2.18 16.5 380
5 NPC1-19 15 18 3.3 0.62 1.8 6.55 6.45 0 1 8.76 12.9 0
6 NP1-4X34 48.2 27 3.8 0.6 1.34 6.18 6.21 0.66 0.99 14.45 23.19 0
7 NP1-4X201 45.2 44.3 1.5 0.55 0.6 7.38 25.18 23.92 0.29 42.52 12.89 0.5
18
影响系统效率的因素 机、泵设计
冲程、冲次是决定抽油泵效的重要因素，也是影响系统效率 的关键因素之一。在保证排量的情况下，冲程减少、冲次增 大后，抽油机振动载荷、摩擦载荷相对增大，单位时间内做 的功以及输入功率增大，导致系统效率下降。
影响系统效率的因素
机、泵设计
2.泵径、泵挂与系统效率的关系
1.65
20.14
8.19
53 380
影响系统效率的因素
机、泵设计
2.泵径、泵挂与系统效率的关系 上提泵挂，增大泵径，系统效率逐渐得到提高。电流呈降低
趋势，节省了耗电量。
影响系统效率的因素
机、泵设计
冲程、冲次、泵径、泵挂的合理匹配是油井高效生产的基础， 各参数相互影响相互制约，且都是离散变量，组合形 式很 多。 在保证油井产液量不变的情况下，要统筹考虑，系统优化， 才能确保抽油机井在最合理参数下最经济运行。
1.机械采油井的系统效率 ：
2.机械采油井的有效功率
p有 p入
100%
P有
Q
H
86400
g
3.输入功率
P入=1.732*电压*电流*功率因数/1000
4.有效扬程
H
Hd
( p0
p1) 1000
g
影响系统效率的因素
系统效率 低的原因
设备 设计 管理
设备
影响系统效率的因素
1、电机 2、皮带及减速箱 3、四连杆 4、光杆 5、盘根 6、抽油杆 7、抽油泵 8、井下管柱
影响系统效率的因素
管理工作
1.开井时间与系统效率的关系 2.平衡率与系统效率的关系
影响系统效率的因素
管理工作
1.开井时间与系统效率的关系
表3 NP1-24井间开前后对比
开井时间 冲程 冲次 产液量 电流
24
5.1
4
1.5
47.5
8
5.1
4
1.5
47.5
油井间开缩短了开 井时间，节约了电 能，从而提高了系 统效率。