抽油机井举升能耗合理匹配方法探讨

摘要：应用机采井节能理论的研究成果，结合油田实际，从管理角度上阐述了抽油机井节能的实质为“在供、采平衡的条件下，实现抽油机举升能耗的合理匹配”，在此完善了抽油机井地面举升能耗合理匹配方法，并应用该理论指导了部分井合理匹配的实践，节能效果显著，为机采举升的节能管理提供了有力的技术支持。

关键词：抽油机；合理匹配；节能；电机

中图分类号：F407文献标识码： A

抽油机作为机械举升的主要方式之一，其举升能耗的合理控制一直是困绕油田管理者的技术难题。A油田某部开发区自二十世纪八十年代初期进入到强采阶段以来，调整机采井的抽汲参数或改变其工作制度早已是必不可少的管理措施，但如何在日常的机采管理中实现节能降耗、追求企业效益的最大化，这一直是油田管理者与技术人员所追求的目标。

一、机采井举升能耗的理论极限

依据我们的研究成果，应用机采井系统效率的定义，在此给出了机采井举升能耗的理论极限。

定义系统效率：

利用上述定义有，机械采油井的有效功率为：

式中：Q—油井的产液量，m3/d；H—有效扬程，m；ρ—油井液体密度，t/m3；g—重力加速度，g=9.8 m/s2；P电—电机的有功功率 kW。

举升高度H的确定：

当忽略v2时有：

此时：

可见，水功率即为有用功率，它是机采井理论能耗的极限。机采井举升过程中的能量是守恒的，机采节能是有极限可寻的。由此可以推出我们油田机采节能的实质为“在确保注采平衡的条件下，努力减少能源浪费、实现机采能耗的合理匹配”。

二、抽油机井地面举升能耗合理匹配的设计方法

由于抽油机的运动是靠电机来拖动的，故此其合理匹配是针对电动机而言的。抽油机井节能在理论上所追求的是“抽油机的机械特性与电机特性间的合理匹配”，也就是说，真正实现抽油机运行负载与电机输出负载间的合理匹配。抽油机拖动装置的设计方法，即在抽油机拖动装置的设计中我们是依据满足抽油机曲柄旋转扭矩的要求来设计电机的。

（1）均方根扭矩的计算方法：依据净扭矩曲线计算其均方根扭矩

式中： Te—均方根扭矩 kN.m；N—等分区间数；—瞬时扭矩值

例如：CYJY10-3-37HB的抽油机其减速箱额定扭矩（曲柄最大均方根扭矩）为37kN.m

备注：关于均方根扭矩最大值的计算若应用净扭矩曲线方法对于现场的技术人员有一定的难度，在此推荐一种简单的近似计算方法如下。计算均方根扭矩最大值的经验公式

式中：—计算最大扭矩，KN.m；S——实测光杆冲程，m；——实测最大悬点载荷，KN；——实测最小悬点载荷，KN

经验公式的计算结果，在示功图的测试回放结果中就已经计算完成，这为我们直接调用提供了方便，两种方法的比对结果显示，应用经验公式计算的结果与净扭矩曲线方法的计算结果其相对误差在4%以内，能够满足现场的需求。

（2）电机扭矩的计算方法：

式中： M—电机扭矩，N.m；P—电机功率，kW；—电机名牌转速，r/min

（3）抽油机额定（实际）扭矩折算成所需电机扭矩的计算方法：

；其中：

式中：Md—抽油机额定（实际）扭矩折算成所需电机扭矩 N.m；d—电机皮带轮直径，mm

D—减速器大轮直径，mm；K—减速器总传动比 （CYJ10-3-37HB K=28）；n—确定抽油机冲次，n/min。例如：CYJY10-3-37HB抽油机其减速箱额定扭矩为37kN.m（n=9r/min），所需最小电机扭矩为：444.97N.m。选用Y280S-8 37 kW电机时其扭矩为477.5 N.m，完全满足要求。

选用Y280S-6 45 kW电机时其扭矩为477.5 N.m，基本满足要求

可见，同样是CYJY10-3-37HB抽油机若选用Y280S-8 37kW 的电机就能够完全满足要求，选用Y280S-6 45kW的电机仅能够基本满足要求。

三、结论与认识

（1）抽油机井节能的实质为：在供、采平衡的条件下，实现抽油机举升能耗的合理匹配。

（2）现阶段我们油田开发所遵循的原则：以地质方案为龙头，以完成计划目标产量为宗旨，在确保注采平衡的条件下，努力减少能源浪费、实现机采能耗的合理匹配。

参考文献

[1] 王鸿勋，张琪.采油工艺原理[M].石油工业出版社，1981.