优化调整提高机采井系统效率对策
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作者: 段友芬 王岱光 陈奎
摘 要：抽油机是人工举升的主要方式，其在生产运行中要消耗大量的电能。采取有效的节
能措施，提高抽油机系统效率，可使投入产出比增加，获得更高的经济效益。通过对抽油机井系统效率影响因素分析，采取了参数优化、平衡调整、皮带调整等降能耗措施，提高了抽油机系统效率。
关键词：抽油机 系统效率 参数优化 节能措施
中图分类号：P633.8
有杆泵抽油系统的目的是将地面的电能转化为井下液体的能量，使井下液体流到地面。整个系统工作时，就是一个能量不断传递和转化的过程，每一次能量的传递和转化都存在着能量的损失，抽油机井从地面设备供入系统的能量扣除系统的各种损失以后，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做功能量与系统输入能量之比值，称为抽油机井的系统效率。降低每一传递过程中的能量损失，也就提高了系统效率。
1 抽油机系统效率因素
系统效率是衡量抽油机井能耗的重要指标，系统其他参数还包括日产液量、动液面深度、油压、套压和耗电量（电流、电压、有效功率）等。抽油机系统效率受多方面因素的影响，包括地面系统和井下系统两部分，地面系统包括抽油机、电动机、冲程、冲速、平衡度、皮带、减速箱、四连杆、井口油压、套压、盘根的影响，井下系统包括管、杆 （直径、长度）、泵深、沉没度、摩阻、抽油泵、原油黏度、气体、结蜡、地层供液的影响。
1.1 抽油机的影响。在技术上常规型抽油机能耗高于节能抽油机，对能耗高的常规抽油机进行技术改造，是降低抽油机能耗的一个重要方法。在管理上加强抽油机的维护保养工作，抽油机状况越好，能耗将越低，系统效率越高。
1.2 电动机的影响。受抽油机工作性质的影响，电动机负荷变化极大，油井产能的不同，油田中电动机功率不同。当电动机在额定负荷或额定负荷附近运行，则电动机属于节能经济运行。但多数抽油机（尤其是常规游梁式抽油机）在工作过程中，为满足启动或最大功
率点的要求，其电动机的平均输出功率与输出功率之比通常为0.3～0.4，有的更低。因此在大多数时间里电动机处于轻载运行，即所谓“大马拉小车”的情况，其效率因数都很低，这就造成较大的能量损失。合理匹配电动机可以很好地提高系统效率。目前现场应用的高转差电动机、永磁电动机、双功率电动机等节能电动机节电效果都较好。
1.3 油层供液能力与抽油参数的影响。根据油层供液能力选择合理的抽汲参数，保证油井在合理举升高度、高产量下生产，系统效率较高。如果出现供大于采时，导致产液量相对偏低、
举升高度相对偏小，系统效率较低；当采大于供时，尽管有较高的产液量，一但出现供液不足时，产量偏低，举升高度大，能耗损失大，系统效率也会较低。
1.4 泵况的影响。泵况的好坏决定了油井产量和举升高度。抽汲参数合理情况下，泵况好，产量高，举升高度合理，系统效率高。
1.5 原油物性的影响。原油组分中，如果重质含量（胶质、沥青质和蜡质）越高，举升液体过程中需要克服的摩擦阻力越大，电动机所消耗的能量也就越大。在相同条件下，这种井的系统效率相对较低。
2 优化调整抽油机井系统效率的影响
2.1 加强抽油机维护保养。（1）加强“五率”管理工作。抽油机“五率”是指紧固、润滑、对中、平衡、水平。加强抽油机各连接部位的紧固，各运动部位的润滑，井口对中，抽油机水平达到要求，可以减少能耗损失，对提高系统效率有好处。特别是平衡率状况对系统效率有一定的影响，平衡状况好（平衡率85%～100%），电动机负载均匀，减少能耗损失，系统效率高。在产量和举升高度基本不变的情况下，调平衡前后对比平均有功功率下降0.72 kWh，
系统效率提高1.34个百分点，吨液百米耗电下降0.13 kWh。（2）合理调整盘根皮带松紧度
目前抽油机均使用窄V联组带，这种带传动动力大，摩擦损失小，滑差率小，丢转少，传动效率最高达98%，并且带轮直径和宽度都明显减小。经现场实测，使用这种传动带比使用普通三角带平均可节电2.5%。加强传动皮带的日常检查，保证皮带张紧度适中，及时调整和更换影响传动的皮带，以提高皮带的传动效率。从皮带能耗变化试验数据上看，由紧到松变化有功也是下降的，最紧到最松有功平均相差0.67kW，有功功率最低点不在最松处。在抽油机井皮带最松与最紧之间有最佳功率值，现场可以在最松的情况下再紧0.6～1.2 cm，能
够达到能耗最低. 盘根盒部分的损失主要是摩擦损失，该项损失与抽油机的安装情况、光杆的表面加工质量、盘根的松紧和密封材料有密切关系。光杆和盘根一定的条件下，合理调整盘根的松紧度能减小摩擦力和功率损耗，提高系统效率。从有功功率上看，随着盘根由松到紧变化有功功率是上升的，最松到最紧有功功率平均上升0.52kW，上升3.7个百分点，平均日节电12.48 kWh。
2.2 合理匹配电动机。电动机匹配是否合理直接影响系统效率。对电动机利用率低于30%井以下井进行了对比，装机功率由 47.5 kW 下降到 31.5 kW，下降了 16kW；有功功率由11.2 kW下降到9.07 kW，下降了2.13 kW；平均系统效率由34.69%上升到35.48%，上升了0.79个百分点；平均吨液百米耗电下降了0.04 kWh，日节电51.2 kWh。
2.3 优化抽油机工作参数。在参数调整上，抽油机井遵循长冲程、慢冲速的原则，以地质开发需要为前提，每月根据油井变化情况及时协调好注采关系，合理调整工作参数。在满足现有技术装备（抽油机与电动机）工作能力以及满足油井配产要求的前提下，合理选择抽汲参
数（冲程、冲速、泵径）、下泵深度与抽油杆柱尺，以达到能耗小、效率高的目的。对油层供液能力差的井实施换小泵、下调参和间抽的模式。对供液能力强的井实施换大泵、上调
参的模式。抽油机采油系统抽汲参数的优化设计就是通过合理优化机采井参数，确保机、杆泵平稳运行，抽汲参数合理，提高运行效率，降低能耗。由于抽油机井上调参、换大泵后产量上升，有功功率消耗大，在此只分析抽汲参数下调井能耗变化情况。实施泵径大换小11口井，有功功率下降 1.75 kW，系统效率提高了 5.36 个百分点。下调冲程有功功率下降1.65 kW，系统效率提高了2.31个百分点。下调冲速在前后日产液、举升高度变化不大的情况下，有功功率下降3.9 kW，系统效率提高了1.7个百分点。
2.4 加强泵况管理，降低无效耗能。泵况管理做到“三及时”，即及时发现、及时汇报、及时处理和出措施方案，保证异常井及时得到恢复，降低无效耗能。对于断脱井经证实处理无效后，停机待处理，正常后方可启机，减少不必要的能耗。
3 结论
1）注重日常管理及保养工作；定期检查传动装置，传动皮带要松紧适中，随时处理减速箱漏油，定期更换减速箱内机油，以减少地面传动部分的能耗。2）及时调整抽油机的平衡，保持抽油机合适的平衡度。3） 经常调整皮带、光杆盘根盒使其松紧适度；定期调整设备，使悬绳器、光杆与井口对中，减少光杆与盘根和抽油杆与油管的摩擦耗能。4）根据井况的变化，及时优选抽汲参数，确保抽油机采油系统工作在最优抽汲参数下。5） 找到主要影响因素后，根据现场实际情况，制定可行性的优化设计方案，必须具有可操作性。6）加强管理，保证抽油机泵况良好。7）对于油气比高的油井应采取适当加大泵的沉没度，加装油气分离器和定期放套管气等措施，以提高泵的充满系数。
参考文献：
[1] 胡博仲，周继德，徐国兴.有杆泵井参数优选和诊断技术[M].北京：石油工业出版社，1999.
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