抽油機(jī)井機(jī)采系統(tǒng)效率影響因素分析

黃 濤，李士國(guó)

勝利油田臨盤采油廠，山東 德州 251507

0 引言

抽油機(jī)井系統(tǒng)效率是指地面電能傳遞給井下液體，將液體舉升到地面的有效做功能量與系統(tǒng)輸入能量之比，系統(tǒng)效率值的高低直接反映一個(gè)單位抽油機(jī)井管理的好壞，已經(jīng)成為抽油機(jī)井的一樣重要指標(biāo)，它的值每提高一個(gè)百分點(diǎn)，將為單位，為國(guó)家節(jié)省大量的能源，我們有必要也迫切需要提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率。

根據(jù)有桿泵抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的構(gòu)成，可以知到，在油井地層條件一定的情況下影響機(jī)采系統(tǒng)效率的主要因素包括地面因素、井下因素和管理因素等方面，而且這三者之間是相互聯(lián)系與制約的。

1 地面因素對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率的影響

1）目前，油井常用的電動(dòng)機(jī)一般為Y系列普通三相異步電動(dòng)機(jī)。由于其機(jī)械特點(diǎn)的硬特性，與抽油機(jī)的交變載荷運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)匹配性差；而且為滿足抽油機(jī)的啟動(dòng)和修井要求在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)都留有足夠的容量裕度，而電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)均以輕載運(yùn)行，“大馬拉小車”現(xiàn)象比較突出。總體而言，普通三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載率低，節(jié)能效果差，機(jī)采系統(tǒng)效率受到較大影響。

2）傳動(dòng)皮帶和減速箱對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率的影響

傳動(dòng)皮帶和減速箱對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率的影響主要體現(xiàn)在傳動(dòng)過(guò)程中摩擦造成的功率損失。

目前，抽油機(jī)傳動(dòng)皮帶多為普通三角皮帶（一般為3根～8根不等）和窄V聯(lián)組皮帶。由于制造工藝水平的限制，幾根皮帶組合使用的普通三角皮帶松緊程度很難保持一致，傳動(dòng)時(shí)會(huì)造成皮帶間因受力不均而引起相互錯(cuò)動(dòng)、打滑和振動(dòng)，因而降低了傳動(dòng)效率。

減速箱的功率損失包括軸承摩擦損失和齒輪摩擦損失。目前在用的多數(shù)是長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)或修復(fù)拼合使用的減速箱，由于軸承、齒輪磨損，以及配件間的傳動(dòng)配合、潤(rùn)滑狀況等原因，增加了傳動(dòng)摩擦損失，對(duì)減速箱輸出功率有著明顯的影響。

3）抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率的影響

主要在于摩擦傳動(dòng)過(guò)程的功率損失和毛辮子在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的彈性變形所造成的損失，其損失率與和毛辮子的質(zhì)量與保養(yǎng)等有直接關(guān)系。

2 井下因素對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率的影響

1）盤根盒的影響突出表現(xiàn)在密封填料的材質(zhì)、產(chǎn)出液含水率的高低和井口對(duì)中程度等方面?，F(xiàn)場(chǎng)功圖測(cè)試結(jié)果證明，部分油井盤根盒密封填料過(guò)緊或盤根盒與光桿的對(duì)中性差，造成光桿上、下行程中的磨阻增加，引起抽油機(jī)懸點(diǎn)負(fù)荷變化1t～2t左右，最大、最小懸點(diǎn)載荷差值變大，光桿功率損失增加0.8%～1.5%，造成井下系統(tǒng)效率降低；

2）抽油桿的影響在于抽油桿功率的損失，主要包括抽油桿與油管的摩擦損失、抽油桿與井下液體之間的摩擦損失、桿柱彈性伸縮損失。桿、管、泵之間的磨擦阻力是影響抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的關(guān)鍵因素。在油藏開(kāi)發(fā)中后期，由于含水的不斷上升，加上油井出砂加劇，造成井下抽油設(shè)備砂磨嚴(yán)重，使得抽油桿與油管間的摩阻、油管、桿與流體間的摩阻、抽油泵與柱塞間的滑動(dòng)摩阻增大，桿、管變形加劇，對(duì)系統(tǒng)效率的影響增大。據(jù)計(jì)算，1000m深抽井沖程損失最高可達(dá)到0.6m～0.8m，抽油桿有效沖程降低，抽油泵容積損失增加；而偏磨對(duì)管柱的影響主要是造成油管漏失和彈性伸縮損失。因此管桿偏磨會(huì)嚴(yán)重影響井下系統(tǒng)效率；

3）抽油泵效率做為機(jī)采系統(tǒng)井下效率重要的一部分，其功率損失主要為抽油泵柱塞與襯套之間的摩擦損失、泵漏失損失、產(chǎn)出液流經(jīng)泵閥時(shí)由于水力引起的功率損失。由于目前油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入后期階段，所開(kāi)采區(qū)塊，油層多，各層特點(diǎn)不同，油層供液能力差異大，砂、蠟、水、稠、氣、偏磨、結(jié)垢等各種復(fù)雜因素對(duì)深井泵的工作帶來(lái)諸多不利影響，導(dǎo)致抽油泵泵效較低，影響了井下系統(tǒng)效率；

4）油管柱功率損失會(huì)直接影響到機(jī)采系統(tǒng)效率的高低，其損失主要包括油管漏失損失、產(chǎn)出液與油管內(nèi)壁產(chǎn)生的摩擦損失、油管彈性伸縮損失等。

3 管理因素對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率的影響

1）日常管理工作中，地面設(shè)備潤(rùn)滑保養(yǎng)及傳動(dòng)皮帶調(diào)整不及時(shí)、盤根盒調(diào)整不到位會(huì)降低電動(dòng)機(jī)、減速箱、四連桿機(jī)構(gòu)和盤根盒的效率。

2）抽油機(jī)平衡度的影響：抽油機(jī)平衡度調(diào)整不理想將會(huì)增加抽油機(jī)懸點(diǎn)動(dòng)載荷，不僅影響到連桿機(jī)構(gòu)、減速箱和電動(dòng)機(jī)的效率與壽命，而且會(huì)使油井能耗增加0.15 kW·h/h～0.25kW·h/h，系統(tǒng)效率降低。如果調(diào)整好抽油機(jī)平衡度，則可以有效減少電機(jī)耗電，而且可以將系統(tǒng)效率提高0.6%～2.6%；

3）抽汲參數(shù)（泵徑、泵深、沖程、沖次、抽油桿組合）的選擇對(duì)機(jī)采系統(tǒng)效率的影響會(huì)直接通過(guò)井下效率的高低和油井免修期的長(zhǎng)短反映出來(lái)。

其中，泵徑、泵深、沖程、沖次的大小對(duì)桿柱和液柱的慣性載荷、泵閥球的運(yùn)動(dòng)、柱塞的有效行程及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都起著決定作用。如果沖程沖次與泵徑泵深參數(shù)值配合太低或太高都會(huì)降低機(jī)采系統(tǒng)有效功率；在舉升高度和產(chǎn)量一定的情況下，較重的抽油桿組合耗能較大；對(duì)同一種桿柱，隨沖程的增加和沖次的降低，其耗能下降，而系統(tǒng)效率得到提高。

對(duì)于提高機(jī)采系統(tǒng)效率，我們主要從以下方面開(kāi)展。針對(duì)井下因素的影響我們提出“優(yōu)化設(shè)計(jì)方法”，針對(duì)地面因素我們堅(jiān)持加強(qiáng)設(shè)備配套和管理，來(lái)提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率。即在滿足油井產(chǎn)量的前提下，以能量消耗最低或機(jī)采成本最低為原則，通過(guò)優(yōu)化作業(yè)井桿柱設(shè)計(jì)、改造地面配套常規(guī)設(shè)備和優(yōu)化油井工作參數(shù)等措施提高油井系統(tǒng)效率，達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)。

[1]李修文.抽油機(jī)井系統(tǒng)效率低效井的分析方法.油氣井測(cè)試，2002，11(4).

[2]楊泉疆.抽油井降低系統(tǒng)能耗的綜合治理方法.內(nèi)蒙古石油化工，2008，28.