抽油机井机采系统效率影响因素分析

黄 涛，李士国

胜利油田临盘采油厂，山东 德州 251507

0 引言

抽油机井系统效率是指地面电能传递给井下液体，将液体举升到地面的有效做功能量与系统输入能量之比，系统效率值的高低直接反映一个单位抽油机井管理的好坏，已经成为抽油机井的一样重要指标，它的值每提高一个百分点，将为单位，为国家节省大量的能源，我们有必要也迫切需要提高抽油机井系统效率。

根据有杆泵抽油机井系统效率的构成，可以知到，在油井地层条件一定的情况下影响机采系统效率的主要因素包括地面因素、井下因素和管理因素等方面，而且这三者之间是相互联系与制约的。

1 地面因素对机采系统效率的影响

1）目前，油井常用的电动机一般为Y系列普通三相异步电动机。由于其机械特点的硬特性，与抽油机的交变载荷运动特点匹配性差；而且为满足抽油机的启动和修井要求在选择电动机时都留有足够的容量裕度，而电动机在正常运行时均以轻载运行，“大马拉小车”现象比较突出。总体而言，普通三相异步电动机负载率低，节能效果差，机采系统效率受到较大影响。

2）传动皮带和减速箱对机采系统效率的影响

传动皮带和减速箱对机采系统效率的影响主要体现在传动过程中摩擦造成的功率损失。

目前，抽油机传动皮带多为普通三角皮带（一般为3根～8根不等）和窄V联组皮带。由于制造工艺水平的限制，几根皮带组合使用的普通三角皮带松紧程度很难保持一致，传动时会造成皮带间因受力不均而引起相互错动、打滑和振动，因而降低了传动效率。

减速箱的功率损失包括轴承摩擦损失和齿轮摩擦损失。目前在用的多数是长期运转或修复拼合使用的减速箱，由于轴承、齿轮磨损，以及配件间的传动配合、润滑状况等原因，增加了传动摩擦损失，对减速箱输出功率有着明显的影响。

3）抽油机四连杆机构对机采系统效率的影响

主要在于摩擦传动过程的功率损失和毛辫子在往复运动过程中的弹性变形所造成的损失，其损失率与和毛辫子的质量与保养等有直接关系。

2 井下因素对机采系统效率的影响

1）盘根盒的影响突出表现在密封填料的材质、产出液含水率的高低和井口对中程度等方面。现场功图测试结果证明，部分油井盘根盒密封填料过紧或盘根盒与光杆的对中性差，造成光杆上、下行程中的磨阻增加，引起抽油机悬点负荷变化1t～2t左右，最大、最小悬点载荷差值变大，光杆功率损失增加0.8%～1.5%，造成井下系统效率降低；

2）抽油杆的影响在于抽油杆功率的损失，主要包括抽油杆与油管的摩擦损失、抽油杆与井下液体之间的摩擦损失、杆柱弹性伸缩损失。杆、管、泵之间的磨擦阻力是影响抽油机井系统效率的关键因素。在油藏开发中后期，由于含水的不断上升，加上油井出砂加剧，造成井下抽油设备砂磨严重，使得抽油杆与油管间的摩阻、油管、杆与流体间的摩阻、抽油泵与柱塞间的滑动摩阻增大，杆、管变形加剧，对系统效率的影响增大。据计算，1000m深抽井冲程损失最高可达到0.6m～0.8m，抽油杆有效冲程降低，抽油泵容积损失增加；而偏磨对管柱的影响主要是造成油管漏失和弹性伸缩损失。因此管杆偏磨会严重影响井下系统效率；

3）抽油泵效率做为机采系统井下效率重要的一部分，其功率损失主要为抽油泵柱塞与衬套之间的摩擦损失、泵漏失损失、产出液流经泵阀时由于水力引起的功率损失。由于目前油田开发进入后期阶段，所开采区块，油层多，各层特点不同，油层供液能力差异大，砂、蜡、水、稠、气、偏磨、结垢等各种复杂因素对深井泵的工作带来诸多不利影响，导致抽油泵泵效较低，影响了井下系统效率；

4）油管柱功率损失会直接影响到机采系统效率的高低，其损失主要包括油管漏失损失、产出液与油管内壁产生的摩擦损失、油管弹性伸缩损失等。

3 管理因素对机采系统效率的影响

1）日常管理工作中，地面设备润滑保养及传动皮带调整不及时、盘根盒调整不到位会降低电动机、减速箱、四连杆机构和盘根盒的效率。

2）抽油机平衡度的影响：抽油机平衡度调整不理想将会增加抽油机悬点动载荷，不仅影响到连杆机构、减速箱和电动机的效率与寿命，而且会使油井能耗增加0.15 kW·h/h～0.25kW·h/h，系统效率降低。如果调整好抽油机平衡度，则可以有效减少电机耗电，而且可以将系统效率提高0.6%～2.6%；

3）抽汲参数（泵径、泵深、冲程、冲次、抽油杆组合）的选择对机采系统效率的影响会直接通过井下效率的高低和油井免修期的长短反映出来。

其中，泵径、泵深、冲程、冲次的大小对杆柱和液柱的惯性载荷、泵阀球的运动、柱塞的有效行程及运动状态都起着决定作用。如果冲程冲次与泵径泵深参数值配合太低或太高都会降低机采系统有效功率；在举升高度和产量一定的情况下，较重的抽油杆组合耗能较大；对同一种杆柱，随冲程的增加和冲次的降低，其耗能下降，而系统效率得到提高。

对于提高机采系统效率，我们主要从以下方面开展。针对井下因素的影响我们提出“优化设计方法”，针对地面因素我们坚持加强设备配套和管理，来提高抽油机井系统效率。即在满足油井产量的前提下，以能量消耗最低或机采成本最低为原则，通过优化作业井杆柱设计、改造地面配套常规设备和优化油井工作参数等措施提高油井系统效率，达到节能降耗的目标。

[1]李修文.抽油机井系统效率低效井的分析方法.油气井测试，2002，11(4).

[2]杨泉疆.抽油井降低系统能耗的综合治理方法.内蒙古石油化工，2008，28.