机采系统效率影响因素分析与对策研究

2.4.2 杆、管、泵间的摩阻 在油藏开发中后期，由于含水的不断上升，井液由原 来的油包水变成了水包油，润滑性变差，加上油井出砂 加剧，造成井下抽油设备砂磨严重，使得抽油杆与油管 间的摩阻、油管杆与流体间的摩阻、抽油泵与柱塞间的 滑动摩阻增大。 2.4.3 粘滞磨阻 随着开发程度的不断加深，二类储量的动用程度不断 提高，稠油开发的规模不断扩大，也带来了不少生产难 题，在热采井的转周后期，原油的粘度很高，使上、下 冲程过程中的抽油杆、采出液与油管之间的粘滞磨阻非 常大，在某些稠油井上还会出现光杆缓下的现象，造成 光杆和驴头打架；另外由于采出液的粘度高，在单井外 输管线中的流动阻力增大，造成油井回压升高。这些都 造成了大量的能量和产量损失。
现场中一般用实测电流 法计算电机负载率：
电机的负载率及其特征曲线见 图2，从中可以得出，电机的 负载率及功率因数越低，电动 机的效率越低。
不能简单的用效率的平 均值来计算，必须用 平均轴功率和平均输 入功率之比来计算。
从中可以得出。在同样负载系数下，轴功率波动越大，电动 机的效率越低。这就要求驱动抽油机的电wk.baidu.com机不仅本身节能， 而且要求其工作特性能够改善抽油机的工作状态。 2.3 采油系统电动机应用现状分析 目前柱西采油厂抽油机井使用的部分电机能量损耗仍然较高， 而且配置的额定功率远大于抽油机实际输入功率，存在“功率 不匹配”现象，造成负载率和功率因数偏低，无功功率偏大是 影响电机效率的重要因素。 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，能耗随之增大。
从上面的分析中可以得出结论：驱动抽油机的节能电动 机，应该具有以下特点： 一是在较宽的载荷率下工作效率较高，在低负载率时效 率较高； 二是电动机的机械特性应该与抽油机的工作要求相匹配， 一般认为特性较软对三抽系统有利； 三要有一定承受过载的能力； 四启动扭矩要大； 五是有利于抽油机的平衡。 2.4 杆、管、泵间的摩阻影响 2.4.1 光杆与盘根盒间的摩阻 光杆与盘根盒间的摩阻大小直接影响功率损失。现场示 功图测试结果证明，部分油井盘根盒密封过紧或盘根盒与 光杆的对中性差时光杆上、下行程中摩阻的增加可引起驴 头悬点负荷变化1-2吨左右，这样最大、最小悬点载荷差 值变大，抽油机功率损失增加8%-15%，引起系统效率降 低，这样的油井在大约有280口。
艺、新技术，进一步提高了机采系统效率。
１ 引言 抽油机机械采油法是应用抽油机井生产系统采油的目的是 将地面能量通过抽油机—抽油杆—抽油泵传递给井筒中的 生产流体将其举升到地面，整个系统的工作过程就是能量 不断传递与转化的过程，而在能量传递和转化的每一环节 均会产生能量损失。从地面供入系统提供的能量扣除系统 中的各种损失，就是系统给井筒流体的有效能量，其与系 统输入能量之比即为抽油机井的系统效率。 通过优化 设计抽油机井生产系统的工作制度、选择合理的生产设备、 提高油井的管理水平来提高抽油机井系统效率不仅可以节 约大量的能源，降低生产成本，而且还能缓解国家用电紧 张的状况，具有良好的经济效益和社会效益。因此是油田 高效生产的重要途径之一。
２ 机采系统效率影响因素分析 有杆抽油系 统由电动机、抽油机、井口装置、油管柱、抽油 杆柱和抽油泵组成。系统效率由地面效率和井下 效率两部分组成，地面的效率损失主要发生在电 动机、胶带轮、减速器和四连杆机构中，井下部 分的效率损失主要在盘根盒、抽油杆柱、油管柱 和抽油泵中。
2.1 抽油机工作状态和载荷特性对系统效率的 影响 抽油机的传动系统从动力端到悬点，一 般经过减速、换向两个阶段，如果换向机构的输 入转速与悬点运动周期的比等于1，如现在广泛 使用的游梁式抽油机，则减速系统的传动比就较 大，要实现低冲次就较为困难。然而在油藏开发 中后期，二类储量动用程度不断上升，油稠造成 摩擦阻力增大，稠油井需要低冲次运行来提高泵 效和降低能耗，游梁式抽油机不经过改造和其它 配套很难实现低冲次（图１）。
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。因 此，对于抽油机平衡状况的判断和及时调整，必须给予 重视。在旋转平衡或复合平衡方式的抽油机上，调整平 衡最方便的方法是调节旋转平衡块的平衡半径。实践表 明，通过合理地调整平衡，每口油井可减少有功功率0.31.5Kw，平均节电0.5Kw，节电效果显著。 同时，通过理论研究和测试实践，如果以抽油机的能 耗最小作为抽油机平衡最佳的判断标准，则上、下冲程 的峰值扭矩不一定相等，一般来说每口井都有节电的平 衡度最佳点，一般调在90%为最经济，通过调平衡可以 降低能耗，是管理出效益最直接的例子。
机采系统效率影响因素分析与对策研究
摘要：通过对机械采油井耗能设备进行详细的分析，找出 了影响机械采油系统（简称机采系统）效率的诸因素。在 做好参数优化工作的同时，按照建设资源节约型企业的要 求，以系统效率为突破口，针对影响系统效率的主要因素， 坚持“系统优化、综合配套”的原则，将油藏与工程、地 面与地下有机结合起来，积极采用国内外成熟有效的新工
2.2 电动机的工作特性对系统效率的影响 电动机是油田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。所以对电机的节能效 果的要求越来越高，因此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。 2.2.1 电机负载率和功率因数 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。
通用异步电机启动转矩倍数只有1.8-2.0倍，因此，在 原来的“大机、强杆、粗管、深下”的稠油开采模式下， 选用电动机时为考虑启动和稠油在转周期内载荷变化大的 因素，不得不提高装机功率，造成运行时的“大马拉小车” 现象。 另外抽油机的扭矩特点是波动较大，且存在负扭矩， 这就要求驱动抽油机的电动机，不仅电动机本身在较宽的 载荷率下工作效率较高，而且更重要的是符合抽油机的载 荷状态，使抽油机悬点加速度变化趋于均匀，抽油机主要 构件如连杆、支架的受力，特别是减速器承受的扭矩有所 改善，平衡效果变优。即不仅要求驱动抽油机的电动机节 能，而且要求电动机的特性使抽油机的工作状态优化从而 达到节能的目的。