提升有桿泵采油系統(tǒng)效率的方法研究

李彬 王斐

【摘要】有桿泵采油的三大主要裝備有抽油機(jī)、抽油桿和抽油泵。抽油泵可分為：管式泵和桿式泵。管式泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，在相同油管直徑下允許下入的泵徑較桿式泵大，因而排量大;桿式泵檢泵方便，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，在相同油管直徑下允許下入的泵徑比管式泵小。桿式泵適用于下泵深度大、產(chǎn)量較小的油井。有桿泵采油是國(guó)內(nèi)外廣泛采用的一種采油方法，但是，目前國(guó)內(nèi)的有桿泵采油系統(tǒng)效率低，已不能滿足當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的需求。本文主要對(duì)影響有桿泵采油系統(tǒng)效率的因素進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，通過全方位、高層次的探討，闡述了如何去提高有桿泵采油系統(tǒng)效率，什么樣的途徑才能使系統(tǒng)的效率達(dá)到最大化。

【關(guān)鍵詞】系統(tǒng)效率 分析 因素

有桿泵采油的主要參數(shù)，沖程：光桿（或柱塞）上、下運(yùn)動(dòng)一次稱為一個(gè)沖程。載荷作用下的柱塞沖程，柱塞沖程損失的構(gòu)成：液柱載荷交替地由油管轉(zhuǎn)移到抽油桿柱和由抽油桿柱轉(zhuǎn)移到油管，使桿柱和管柱分別發(fā)生交替地伸長(zhǎng)和縮短。上沖程：載荷由油管轉(zhuǎn)移到抽油桿，抽油桿伸長(zhǎng)，油管縮短;下沖程：載荷由抽油桿轉(zhuǎn)移到油管，油管伸長(zhǎng)，抽油桿縮短。柱塞沖程損失由抽油桿柱伸縮與油管伸縮共同造成的。

1 影響有桿泵采油系統(tǒng)效率的主要因素

據(jù)調(diào)查，近年來我國(guó)各大油田的有桿泵采油系統(tǒng)效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)理論的百分比，且平均系統(tǒng)效率最高的也不會(huì)超過平均系統(tǒng)效率的一半。影響油機(jī)井系統(tǒng)效率的因素主要有以下幾個(gè)方面：

（1）電機(jī)的負(fù)載率過低。一般來說電機(jī)的負(fù)載率都在0.7-1.1之間，但是目前我們實(shí)際的電機(jī)負(fù)載率都沒有達(dá)到這個(gè)要求，這是造成電機(jī)運(yùn)行效率較低的主要因素。實(shí)踐證明，如果電機(jī)的負(fù)載率提高5%-10%，系統(tǒng)的效率也會(huì)提高2%-4%，且節(jié)電率可以達(dá)到10%。

（2）傳動(dòng)皮帶的影響。抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)是采用三角皮帶傳動(dòng)。但是由于皮帶材質(zhì)為橡膠，具有彈性，所以很難保證它的張緊程度。因此，在使用過程中，皮帶很容易出現(xiàn)相互錯(cuò)動(dòng)、打滑等現(xiàn)象，造成能量的耗損，影響系統(tǒng)效率。

（3）抽油機(jī)的工作狀態(tài)。大多數(shù)的抽油機(jī)都是采用對(duì)稱循環(huán)的工作方法，其運(yùn)行方式造成周期性波動(dòng)的幅度很大，它的這種工作狀態(tài)對(duì)于電動(dòng)機(jī)來說是不適合的。因?yàn)?，它在運(yùn)行的過程中，會(huì)造成大量能量的損耗，且系統(tǒng)的效率不會(huì)提高。

（4）抽油機(jī)的平衡程度。抽油機(jī)的平衡程度會(huì)顯示出系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，其狀態(tài)又會(huì)關(guān)系到抽油機(jī)的耗電情況。如果抽油機(jī)的平衡狀態(tài)不好，就會(huì)影響其電流，會(huì)使輸入功率發(fā)生變化，就算是抽油機(jī)的功率沒有差異，也不能保證功率不會(huì)發(fā)生變化。

（5）盤根阻力。盤根在使用的過程中，會(huì)與其他設(shè)備產(chǎn)生阻力，阻力的大小與盤根的材質(zhì)或者松緊狀態(tài)有關(guān)，不管阻力是大是小，它都會(huì)造成大量能量的損耗，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的效率有負(fù)面的影響。

（6）工作制度的影響。工作制度對(duì)抽油系統(tǒng)也會(huì)有一定的影響。如果制定的工作制度比較合理就會(huì)使得排液量與供液量能夠很好的匹配，整個(gè)系統(tǒng)也會(huì)處于一個(gè)好的運(yùn)行狀態(tài)，從而提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

（7）油管伸縮的影響。在系統(tǒng)操作的過程中，油管下端的狀態(tài)不是很穩(wěn)定，因此，如果油管發(fā)生伸縮的現(xiàn)象，就會(huì)使得傳遞的功率與沖程受到損失。泵下入深度越大，油管發(fā)生伸縮的程度就越嚴(yán)重，對(duì)系統(tǒng)效率的損害就越大。

（8）氣體的影響。在生產(chǎn)的過程中，因?yàn)橛袣怏w的存在，會(huì)使整個(gè)泵筒空間充不滿，這樣就會(huì)使泵的實(shí)際排量變小，抽油泵的泵效降低，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的效率降低。

（9）泵工作時(shí)間影響。泵工作時(shí)間關(guān)系著系統(tǒng)能否順暢地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，如果時(shí)間突然延長(zhǎng)，就會(huì)使設(shè)備之間的阻力變大，造成嚴(yán)重的磨損，甚至深井泵也會(huì)漏失，從而也不會(huì)提高深井泵的工作效率。

（10）抽油桿的彎曲與摩擦。在整個(gè)抽油的過程中，抽油桿柱有時(shí)會(huì)不經(jīng)意的與油管進(jìn)行摩擦，如果是抽油桿的下部彎曲了，就會(huì)造成有效載荷的波動(dòng)，從而會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的效率降低。

2 提高機(jī)械采油有桿泵系統(tǒng)效率的措施

（1）選擇合理的電機(jī)進(jìn)行配置。如果要配置電機(jī)，就要根據(jù)電機(jī)本身的性質(zhì)與能力，做到電機(jī)的負(fù)載率達(dá)到最佳的負(fù)載率，也就是說使其負(fù)載率在0.7-1.1之間。

（2）使用終端的無功補(bǔ)償，提高功率的因數(shù)。在目前，中國(guó)大多數(shù)的工廠的抽油機(jī)自控箱都設(shè)置了電力電容器，這樣能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的無功補(bǔ)償，其因數(shù)可提高到0.55左右，效果也非常的顯著。

（3）選擇高效的傳動(dòng)帶。此種設(shè)備的原理主要是采用窄形聯(lián)組或者齒形同步帶，用于避免因震動(dòng)、打滑所造成的損失。最好是使用普通的三角形然后攜帶5根的組合裝。

（4）利用節(jié)能抽油機(jī)。目前，我國(guó)大多數(shù)的抽油機(jī)都是普通的梁式抽油機(jī)，一般使用節(jié)能抽油機(jī)的數(shù)量較少。在油井上使用的節(jié)能抽油機(jī)主要有兩種類型：

①異向曲柄平衡抽油機(jī);

②鏈條抽油機(jī)。

第一種是屬于非對(duì)稱循環(huán)的梁式抽油機(jī)，也就是懸點(diǎn)的上行曲柄轉(zhuǎn)角要大于180度，下行曲柄的轉(zhuǎn)角小于180度，上行用的時(shí)間比下行的時(shí)間要長(zhǎng)，這樣能有效減緩加速度，第二種是屬于鏈條抽油機(jī)，它的特點(diǎn)是負(fù)荷量大、平衡效果好、比較省電等，這種類型的抽油機(jī)非常的適合在稠油井和中深井上使用，其懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)較均勻、能有效地降低能量的損耗量，提高系統(tǒng)的效率。

（5）采用耐油橡膠盤根。如果是有偏磨的井口就必須要設(shè)置井口扶正器。

（6）裝置抽油桿扶正器，可以減小抽油桿與油管之間的摩擦。

（7）設(shè)置一個(gè)油管錨。這樣能夠有效地降低能量的損耗。

（8）裝置一個(gè)氣錨。因?yàn)槿绻怯蜌獗容^高的井，使用氣錨便可以有效提高泵的容積效率。

（9）采用高效的深井泵。根據(jù)油井的特點(diǎn)，采用比較高效的深井泵，比如：如稠油泵、防砂卡泵等。

（10）采用抽油機(jī)診斷技術(shù)。抽油機(jī)井生產(chǎn)的過程中，使用此種設(shè)備，對(duì)于一些常見影響系統(tǒng)效率的因素，比如：沉沒度、供液能力、桿柱應(yīng)力、凡爾漏失等因素，具有很好的分析以及處理的功能。從而會(huì)有效地提高機(jī)械采油系統(tǒng)的效率。

（11）增設(shè)節(jié)能控制柜。安裝節(jié)能控制柜，能夠有效地提高一些智能的控制器以及電動(dòng)機(jī)的高效節(jié)能器的節(jié)能效果，通過實(shí)踐與研究，它是一款功能性強(qiáng)、高效率的油井電機(jī)配套節(jié)能控制設(shè)備。

3 結(jié)語

隨著油藏開發(fā)的不斷進(jìn)行，油井產(chǎn)能受到地質(zhì)特征、油藏管理、采油工程、生產(chǎn)維護(hù)等多方面影響，從較長(zhǎng)的時(shí)期看是一個(gè)動(dòng)態(tài)的變量，合理地選取舉升工藝的直接影響著油田開發(fā)效益。我們知道要想提升機(jī)械采油系統(tǒng)的效率其實(shí)并不難，重要的是將阻礙系統(tǒng)操作效率的因素找出來，根據(jù)這些原因，再進(jìn)行有效的分析，研究可行的途徑與措施。只有這樣，才能將系統(tǒng)效率提升到一個(gè)更好的狀態(tài)。

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