...TZH II型抽油机井机采系统效率综合测试仪 -石油装备网 - 抽油机_顶驱...
韩志刚
[摘 要]抽油机井系统效率在理论上可以达到55%～65%，但是，从最近几年的油田现场测试结果来看，平均系统效率实际只有25%左右，即使是平均系统效率最高的区块也只有30%左右，不到抽油机井系统效率理论值的50%。造成这种状况的原因主要有：相当一部分井的动液面在井口而泵挂较深；部分井的产液量比较低；部分电动机的效率低；大马拉小车；部分井的套压比回压大造成有效扬程较低等各种因素。若能解决好这些问题就可以大大提高机械采油系统的平均系统效率，节约大量电能。
[关键词]机采系统；参数优化；匹配电机；无功补偿；变柜控制柜
中图分类号：TP474 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）23-0046-01
机采系统是油田开展提质增效和节能降耗工作的主阵地。文中针对机采系统发现的低效井展开低效原因分析，提出“一井一策”对策措施，通过实施对系统效率不合格井进行低效分析并制定“一井一策”治理措施、调整注采结构实现注采动态平衡、作业参数优化、调整匹配电机、无功补偿、变柜控制柜生产参数优化、以及开展低液高见聚高压欠注低压窜聚的专项治理等治理措施，介绍了治理措施实施效果，并对综合效益进行了评价分析。实践证明，这些措施均十分有效。
1 有杆泵机采系统效率的构成及效率计算
1.1 机采系统测试情况
2016年组织抽油机井系统效率测试，平均系统效率为32.76%，平均功率因数为0.761，在测试抽油机井中，单井效率不合格井和单井功率因数不合格井与去年同期相比系统效率提高0.69%，平均功率因数提高0.166，单井功率因数不合格井与去年持平。
1.2 有杆泵机采系统效率的构成
有杆泵系统分为地面和地下2个部分8个单元。地面部分有：电动机、皮带、减速箱、四连杆、悬绳、盘根。地下部分有：管杆柱、深井泵。抽油机常用的动力装置是Y系列三相异步电动机。Y系列电动机效率为90%。传动皮带常用的是三角皮带，传动效率为97%～98%。减速箱的效率为95%～97%。四连杆机构有3个活动铰链点、3副滑动轴承，其传动效率为91%～94%。悬绳一般使用钢丝绳。由于钢丝绳的弹性变形造成部分功率损失，其传动效率为98%～99%。井口光杆与盘根间摩擦力的大小除受光杆本身的光洁度影响外，还受到盘根压紧程度的影响。理想情况下，传递效率可达98%～99%。管杆柱部分损失主要包括井下的各种摩擦损失和弹性伸缩造成的功率损失，其效率可达91.6%。深井泵效率主要受3方面因素的影响：管杆柱的弹性伸缩、气体或充满度的影响、漏失影响。其效率可达85.2%～88.4%。
1.3 有杆泵理论系统效率
①地面部分效率：η上=72%～82%；②地下部分效率：η下=77%～80%；③单井理论系统效率：η单=η上×η下=55%～65%。
1.4 有杆泵实际系统效率计算
（1）平均系统效率η系统计算：
式中：η系统为一个区块的抽油机井平均系统效率，%；Pt为单井抽油机输入功率，kW；ηt为单井抽油机系统效率，%。
（2）单井系统效率η计算：
式中：Q为单井日产液量，m3/d；H为有效扬程，m；Pλ为电动机输入功率，kW；ρ为油井液体密度，t/m3；ξ为重力加速度，9.8m/s2。
2 影响机械采油有杆泵系统效率的主要因素
影响抽油机井系统效率的主要因素有：（1）电动机负载率的影响。常用电动机最佳运行效率在额定负载附近，即0.7～1.1P额之间，而现
场上大多数电动机的负载率都比较低，一般只有30%左右。因此“大马拉小车”是造成电动机运行效率低的主要原因。（2）传动皮带的影响。采用三角皮带传动时，由于其弹性方面的原因，其紧张程度难以保证，不可避免地要出现相互错动、打滑和震动，造成部分能量损失。（3）抽油机的影响。普通游梁式抽油机采用的是对称循环工作方式，上下冲程的运行时间相同，平衡重和悬点负荷重对曲柄轴产生的迭加扭矩呈周期性波动，其幅度和频率都比较大。抽油机的这种工作状况对三相异步电动机来说是不理想的，造成能耗偏高、系统效率偏低。（4）平衡程度的影響。抽油机的平衡程度反映了抽油机运行的平稳程度，其好坏直接影响到抽油机的耗电量。（5）盘根的影响。盘根在使用中与光杆摩擦产生阻力，根据其材质及压紧程度的不同产生的阻力有较大的变化，由于阻力的作用，造成耗电量的增加。（6）工作制度的影响。工作制度直接影响到整个抽油系统。合理的工作制度（冲程、冲次、泵径）可使排液量与地层的供液量相匹配，使泵在较佳的工作状况下工作，提高产液量。（7）油管伸长的影响。油管下端不固定，油管的伸缩会使地面传递下去的功率和冲程损失一部分，特别是深抽井，油管的伸缩带来的损失最大。
3 提高机械采油有杆泵系统效率的对策和措施
3.1 合理配置电动机
配置电动机，应充分利用电动机的负载能力，尽量做到使电动机的负载率达到或接近最佳负载率，即0.7～1.1P额之间。生产过程中，可按如下公式计算光杆功率，合理选择电动机。P光杆=（Pmax～Pmin）S×N×103/59976式中：P光杆为光杆功率，kW；Pmax、Pmin为实测最大、最小负荷，kW；S为冲程，m；N为冲次，次/min。
3.2 使用新型节能系列电动机
如适合用于低冲次低产液量油井的DCJ系列小功率油井节能拖动装置、新型多级节能电动机、SRD系列高效开关磁阻电动机、永磁同步电动机等节能型电动机。应用油田井变频控制柜+普遍电动机替代高能耗的电磁调速电动机，既方便调速，又可提高泵的充满度系数，增加油井产量，可以起到良好的节电增产效果。
3.3 采用终端无功补偿，提高功率因数
目前所有的抽油机除少量油井外，油井自控箱都安装了电力补偿电容器，实现了对低压线路的就地无功补偿，功率因数由补偿前的不足0.5提高到现在的0.7左右，效果非常明显。同时，推广应用TSC动态无功自动补偿控制柜，降低无功损耗，实现功率因数的动态补偿，提高油井的功率因数。
3.4 井下部分技术措施
①上提泵挂。在调查研究分析的基础上，对低效井通过选择合理的泵挂深度，实施上提泵挂工作。泵挂过深，既浪费了下井材料，加大了作业量，又增加了冲程损失和抽油杆运行阻力，从而降低了系统效率。为此，通过实施上提泵挂，使油田平均泵挂上升到最佳状态。②泵径升级。为提高提液效率，优化开井参数，实施泵径升级。通过开展泵径升级工作，在不降低产量的情况下，将原来过大的参数降下来，减少磨擦和振动，提高系统效率。③合理优化管柱结构。通过引进应用油井优化软件，实施油井优化参数工作，调整不合理的油井生产参数。
参考文献
[1] 大泵高效提液技术在孤东油田的应用[J].朱益飞.变频器世界.2016（11）.
