合理优化参数,提高抽油机井系统效率

摘 要 本文通过对抽油机井系统耗电过程的理论分析，综合考虑影响抽油机井输入功率、有效扬程的多种因素，有效调节动态参数建立能耗最低参数组合，实现机械采油系统的节能降耗。

关键词 能耗高；优化；节能

中图分类号 TE 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)031-0183-01

由于朝阳沟油田属于特低渗透油田，随着开采年限的延长，油井产量逐渐递减，抽油机长期处于轻负荷的工作状态，工作效率降低，单井能耗逐年增加。抽油机井系统效率是衡量有杆泵系统生产与能耗的综合性指标，若想充分发挥油层潜力，又节能降耗，就要尽最大可能地提高抽油机井的系统效率。

1 抽油机井系统效率计算公式

抽油机采油的目的就是将地面的电能传递给井下的液体，从而将井下的液体举升到井口。整个系统工作时，就是一个能量不断传递和转化的过程。在每一次传递时都将损失一定的能量。从地面供入系统的能量扣除系统损失的各种能量以后，剩余的能量就是系统所给液体的有效能量，这一将液体举升到地面的有效能量与系统输入的能量之比值称之为抽油机的系统效率。

抽油机井的系统效率公式为：

η=N有/ N入

N有=HQρg/（3 600×24）

式中：H―举升高度，m；

   H=H动+（P油-P套）/（ρ×g）；

   H动―动液面，m；

   P油、P套―油压、套压，Mpa；

   Q―产液量，m3/d；

   ρ―混合液密度，kg / m3；

   g―重力加速度，9.8 m/s2；

   η―抽油机井系统效率。

由上式可看出，影响抽油机系统效率的因素较多，直接的因素有动液面深度、产液量、油压、套压等。因此要提高单井的系统效率，必须找到产量与沉没度的最佳结合点，进而合理匹配生产参数，降低能耗。

由于能量（指电能和机械能）在转换和传递过程中，会发生不可避免的损失，所以有效功率一定小于输入功率，系统效率总小于1。根据能量守恒定律，输入功率应当等于有效功率与损失功率之和，即

N入=N有+N损

式中：N入―输入功率，kW；

   N有―有效功率，kW；

   N损―损失功率，kW。

也就是说，在输入功率一定的条件下，损失功率越大，机械采油井系统效率越低；反之系统效率越高。由此可知道，要提高机械采油井系统效率，就要努力减少各部分的功率损失。

2 影响抽油机系统效率因素分析

1）机械设备损耗分析：①电机部分的损失，包括热损失和机械损失。深井泵装置中电机负荷的变化十分剧烈而频繁。在抽油机的每一冲程中，电机的输出功率都将出现瞬时功率极大值和瞬时功率极小值。其瞬时功率极大值可能超过额定功率，而极小值可能出现负功率（即电机不仅不输出功率，反而由抽油机拖动而发电），特别是在抽油机平衡不良时，损耗必然增大。由此可见，电机损耗对系统效率的影响很大。②其他部分的损失。带传功部分的损失、减速箱部分的损失、四连杆部分的损失、盘根盒部分损失、抽油杆部分的损失、抽油泵部分的损失、管柱部分的损失。

机械设备的能耗损失是客观存在的，对抽油机系统效率必然造成影响。为了减少这部分损失，可以对不平衡的井进行调平衡，以减少电机部分的能耗损失。但其他部分的能耗损失，可做的工作很少。

2）地层能量低造成油井供液方面严重供液不足对系统效率的影响。

3）泵况方面影响：抽油泵缓慢漏失或油管轻微漏失，由于产油量差值小而不能够及时检泵，这部分井液量下降，系统效率降低。

4）技术管理对系统效率的影响：①抽油机井电机功率匹配不合理的现象依然严重，主要原因是由于机采设备是按满足油井的长期需要配置的，部分井在投产初期时安装的机型和装机功率偏大，造成能耗偏高。②合理的流压对系统效率的影响：从有效功率的公式

N有=HQρg/（3 600×24）可以看出，有效功率主要受有效扬程与产液量的影响。一般来讲，无论什么机型以及抽汲参数大小，随着有效扬程H的增加，系统效率η都增加。但它们并非线性关系，随着有效扬程的增加，系统效率增加的趋势逐渐变缓，直到达到最大。这是因为，当下泵深度一定时，随着扬程的增加，而抽油泵的沉没度变小，导致抽油泵的排量系数下降；使抽油泵产量减少，进而影响系统效率的提高。因此，要提高系统效率，就必须保持合理的沉没度，也就是说要有一个合理的流压。

3 合理优化参数，提高抽油机井系统效率

由系统效率计算公式可知，要提高单井的系统效率，必须找到产量与沉没度的最佳结合点，进而合理匹配生产参数。我们根据单井生产情况，在保证油井最佳产能的前提下，确定合理的沉没度，对部分井进行了参数优化。油机井上提泵挂的优化措施通过在检泵中优化泵挂深度设计，在不影响单井生产能力的情况下，采取了上提泵挂措施，在降低抽汲负荷的同时，确定合理的沉没度，达到节能降耗的目的。

抽油机抽汲参数的优化：针对参数偏大区及负荷超载区的井，采取调小参数措施，使动液面恢复到合理范围，在减少设备损坏的几率的同时，也达到了节能效果。

4 取得的认识

抽油机节能工作是一项系统工程，因此在应用上要注重整体优化配置；在管理上要实现节能工作立体化；在测试技术上要达到精、准、细，才能实现节能技术最优化，节能效益最大化。

1）油机井系统效率测试工作是开展节能实验和新技术推广的根本保障，因此，要加强抽油机井的能耗测试工作，开发完善能耗测试仪器，保证测试效果。

2）优化抽汲参数，保持合理流压，是提高抽油机井系统效率最简捷的途径。

参考文献

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