提高抽油机井系统效率措施探讨

提高抽油机井系统效率措施探讨

贾淑玲

吉林油田分公司新立采油厂第一采油作业区新北区

摘要：在油田开发中后期，机械采油已成为提升原油的主要手段，抽油机是机械采油的重要组成部分，占有绝对的比重。机械采油系统效率主要包括地面机械效率和井下设备效率两部分。在现场试验的基础上，进一步分析了影响地面机械效率和井下设备效率的因素，找出了生产运行参数与系统效率的关系，确定了最佳调整范围，为优化抽油机运行参数，提高系统效率提供了指导。通过实际生产调整，抽油机井节能效益显著。

关键词：抽油机；系统效率　；节能降耗　

目前，大多数油田的生产能力不匹配，部分油田仍采用大马达、高参数生产，机械效率低于80% 。由于抽油机负荷变化较大，上下冲程峰值电流变化较大，电机负荷率低，功率配置过多，运行效率下降，设备老化损耗等问题。

一、系统效率的影响因素

抽油机在工作时，是一个能量传递和转化的过程，每次能量传递和转化都会有一定的损失。从表面供给系统的能量，扣除各种损失后，就是供给液体的有效能量。有效能与输入能之比称为抽油井的系统效率。采用节点分析的方法对抽油井系统的能耗进行了分析，节点分析分为地表和地下两部分。接地部分有四个节点:皮带、减速箱、四连杆和电机;地下部分有四个节点:盘根箱、抽油杆、管柱和油泵。

系统效率只取决于损耗功率与输入功率的比值，即当输入功率一定时，损耗功率越大，系统效率越低。如果没有，系统将更有效率。因此，要提高系统的效率，就需要降低有杆抽油系统各部分的功率损耗，提高各节点的效率。

东北石油大学王素玲教授研究了抽油机各部件效率与系统效率之间的关系。结果表明，抽油机在运行过程中，电机效率、泵效率、杆效率和管柱效率的损失率较高。

1)电动机的效率。输出功率与输入功率之比就是电机效率。电机铭牌上标示的电机效率，一般是负载率高于60%时的数据。主要包括控制箱功率损耗性能单一、缺电补偿、生产参数自动调整等功能。由于电动机功率因数低，不能满足抽油机运行参数的调整，导致抽油机参数不合理。普通电机在运行时，由于功率因数低，供电线路无功损耗增加，或者电机多次维修后绝缘性能恶化，使电机效率变差。

2)抽油泵的效率。主要的动力损失是泵柱塞与衬套之间的摩擦损失、泵的泄漏损失(也称体积损失)、原油流过泵阀时液压阻力引起的动力损失(也称水力损失)。

3)杆效率。主要的动力损失是抽油杆与油管之间的摩擦损失、抽油杆与液体之间的摩擦损失和抽油杆柱的弹性膨胀损失。

4)字符串效率。主要动力损失是油管泄漏损失、液体与油管内壁摩擦损失和油管弹性膨胀损失。

二、提高抽油机井系统效率措施

（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，我矿于2022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。

采用高效率电机需进行日常检查、加油及清洁工作，还应注意定期进行详细地检查负载、机械的运行状态，供电电压，扳动和噪声情况，并及时拆卸大修，以使电动机高效运行，达到长期节能的效果。

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。我矿于2021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

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。目前我矿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。

三、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。

参考文献：

[1]闫静.抽油机井系统效率提升探讨[J].石油石化节能,2020/第9期.

[2]浮昀.抽油机井系统效率现状与潜力分析[J].石化技术,2018/第1期.