浅谈抽油机系统效率的提高

[摘 要]将抽油机井的系统效率影响因素分为四个能耗高的重点部位集中分析，即把系统分成从变压器到电机输出轴的动力部分；从电机输出轴到抽油泵的输入泵的动力传动部分，从泵的输入能量到泵的输出能量的泵抽吸部分和泵的排出口到地面转油站的泵排出部分；总效率是以上四部分效率的乘积。本文通过对四部分进行分解，分别从泵效、参数、电机、平衡率等不同因素对系统效率的影响进行了分析，并得出了影响系统效率的重要因素，提出了相应的解决措施。

[关键词]机采井 系统效率 节能

中图分类号：F426.91 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0270-01

引言

近年来，随着改革开的不断深入，油田工作的重点已由原油产量为中心转移到以经济效益为中心，提高经济效益已是企业可持续发展的关键。而目前整个油田的抽油机井系统效率仅达到25～30%，大量的能量（70%以上）在传递过程中损失掉，是主要的耗能设备。因此提高抽油机井系统效率的潜力是很大的，所以搞好抽油机的节能降耗工作，是降低成本、提高经济效益的必要条件和有效途径。对研究降低油田电能消耗有着极其重要的意义。

抽油机的系统效率为抽油机的有效功率与输入功率的比值。抽油机井系统效率愈高，其能耗愈低；抽油机井系统效率愈低，其能耗愈高。 抽油机井系统可分成四部分，即抽油机井泵抽装置可分解成：动力部分―从变压器到电机输出轴；动力传动部分―从电机输出轴到抽油泵的输入能量；泵抽吸部分―从泵的输入能量到泵的输出能量，泵排出部分―从泵排出口到地面转油站，总效率是四个部分效率的积。要提高系统效率就要从这四个环节入手，降低各个环节的能量损失。

1、管线排出能量损失

抽油机井在正常工作时，从抽油泵的出口把液体排出后，要经过油管、井口、地面管线、转油站送到联合站，液体从泵的出口到转油站的能量全部由抽油泵提供，如果这部分能量相对减少一部分，将会少消耗大量的能源。这部分的能量损失主要是油井回压，即液体在垂直管流中的磨擦损失。目前常用的回油管线规格为φ62mm，而φ62mm的管线每千米管长上的压力损至少在70m。如果用φ76mm管线就可降低这部分管损，从而达到节能的目的。转油站回压也是影响因素之一，回压高原因有二：一是出油管线的直径偏小，或抽汲液粘度较大；第二个原因是站内压力过高。如果站内压力高，将影响所有集输井的抽汲设备效果及能耗。这时就需加强管理和搞好集输设计，降低油井的回压。在计算油井的系统效率时，如果油井流压下降，泵的举升压头变大，抽油泵做的大部分是有用功，而在相同的液量下，如果回压升高，磨擦压损变大同样使泵的举升压头变大，使得电机作无用功，并且这部分无用功还较大，从节约能源的角度，我们就要应尽量减少这部分损失。尽量通过定期清理管线和调节转油站的回油压力，降低抽油泵所作的无用功。这方面通过制度和工艺改造是可以达到的。因此，在降低井下能量损耗方面，我们要采取降低油管回压和磨擦损失的措施；降低地面管线的压力损失。

2、电机能量损失

电能转化成机械能过程中的损失，分为变压器的能量损失与电机效率。变压器可做的工作不大。主要的工作重点为电机，电机效率就是输出功率与输入功率的比值，在电机内部的主要能量损失是定子铁损、铜损，转子的铁损和铜损，异步电动机在负荷较小时，效率很低，负载增加时，效率随之增高，通常在负载为0.75～0.8倍的额定负荷时，效率最高。

抽油机的电机与电泵井的电机不同，前一者为在井下发热，降低了抽汲液的粘度，虽然电能有损失，但它有利于系统效率的提高，而抽油机井的电机发热的能量白白损失，抽油机在一个上、下的周期过程中电机的负荷变化大，如果抽油机的平衡调整不好，负荷的波动更大，抽油机电机的利用率就较低。当抽油机的平衡率在85%～100%之间时，抽油机的能耗最低，此时抽油机处于欠平衡状态，较过平衡时要节省电能。

抽油机主要靠电机把电能转化成机械能，通过皮带、变带箱、连杆等部件把能量从电机把能量传送到驴头，在能量的传递过程中，能量损失的主要部分是皮带，皮带传动的效率75%左右，四连杆效率为90%左右，地面上、电机、变速箱、连杆等从供电岗路电能转换成光杆马力的效率是50%左右。因此调平衡与皮带，电机的日常管理是提高抽油机井的系统效率的主要因素。

2.1 应用新技术是提高电机功率利用率的有效手段

2.1.1高转矩电机，此种电机是机座为一整体式、内部为独立双定子结构、转子同轴的复式电机。该电机启动时为双电机工作，启动后正常工作时，只用一台单电机工作。电机可在外电路控制下，依负载变化而自动停止或启动。

2.1.2超高转差电机，实测结果是只有在轻载30%以下的负载情况下有节电效果。该电机只有在振动载荷大的井上节电效果好，而目前油田多采用大冲程，低冲次参数，大大缩小了该种电机的使用范围。

2.1.3应用永磁电机，这种电机能大幅降低抽油机井电动机的装机功率，提高功率因数和电机功率利用率，目前已经成功在普通电机的转子中通过镶入钕铁硼永磁材料，进行普通电机永磁化改造，节电效果很好。

3、光杆到抽油泵的能量损失

3.1这部分的能量损失也就是光杆功图与泵功图的差值

油井井口盘根过紧，会使抽油机的负荷变大，下负荷变小，盘根过紧，就如车辆上的刹车一样紧紧地抱着光杆，使驴头多做一部分功来克服这个摩擦力。从实际来看，通过不同松紧情况下的抽油机的系统效率的测试来看，对于功率较大的抽油机，盘根因素影响较小，但对于功率较小的抽油机井来讲，影响就很大。

3.2抽油泵能量损失

容积效率对柱塞泵效率起着决定性的作用，在相同条件下，泵的容积效率越高，泵效越高，所做的功就越多。而我们实测的功图与理论功图相比，差一个冲程损失，由于泵受到气影响，振动等因素的影响，泵实际所做的功远远小于地面所测功图所做的功，在气影响情况下，下冲程时，由于压缩气体而损失功，气影响越严重这部分功也就越大，扣除这部分功，才是泵实际所做的功，因而也直接反映出泵所做的功（也就是将液体举升到地面所做的功），由于泵漏失和气影响等因素，泵在气体压缩上和漏失量上做了很多无用功，这部分功也是一种能量上的浪费，影响泵的工作效率。

对泵效降低的井，应检查抽油泵是否正常工作，如发现漏失严重，应及时检泵。对于泵况差的井进行检泵，能有效地提高油井的系统效率。因此油井做好防气，防砂，防蜡工作，提高泵的工作效率，进而提高抽油机井系统效率。

4、抽油机参数对系统效率的影响

为了找出冲次调整后油井耗能变化，通过在一口CYJ10-3-37HB井中利用环空灌注的方法，使油井液面保持在710m左右，控制油井举升高度不变情况下，进行冲次调整，取得以下试验数据：

可见，在举升高度一定的时候，抽吸参数在3m、12次/min时的吨液百米耗电最高，系统效率最低，而在3m、6次/min时的吨液百米耗电量最低，系统效率最高。

同时结合区块检泵率与冲次、冲程有关数据（见表2）

通过以上二个表可知在相同情况下，冲次低不但使抽油机的吨液耗电最低，系统效益最高，而且还起到了降低检泵率的作用。

5、结论

5.1抽油机井参数、平衡率、泵效、皮带及盘根松紧等都是影响油井耗能的重要因素，在日常管理中应当重点关注。同一举升高度下，低冲次比高冲次要节能，应在合理的举升高度时，努力降低油井冲次。

5.2油管、井口、及外输管路压力损失是抽油机能量损失的一个重要组成部分，应在投产和改造设计中重点考虑，努力减少这部分的损失。

5.3搞好电机的选择和更换，要选好电机，尽可能应用节能电机。加强抽油机电机的管理，调整好电机负荷，使负载在0.75～0.8倍的额定负荷之间，减少大马拉小车，能使系统效率得到一定提高。

作者简介

孟维强（1973.11.16―），男，1993年毕业于四厂技校，现从事油田集输工作。