抽油机测试参数对系统效率的影响分析

摘要：根据标准要求，抽油机井监测以下项目，输入功率或电流、电压和功率因数、油管压力、套管压力、产液量、动液面深度、冲次。本文从理论角度出发，发现油管压力、动液面深度与抽油机系统效率成正比例关系;输入功率、电流、电压、功率因数、套管压力、冲次与抽油机系统效率成反比例关系。机采系统的螺杆泵井、潜油电泵井，注水系统、集输系统等其他系统的测试参数对系统效率的影响亦可按照此方法进行来分析。

关键词：测试参数 系统效率 输入功率 油管压力 套管压力

1 概述

根据标准GB/T 33653-2017 《油田生产系统能耗测试和计算方法》中要求，抽油机井测试参数[1]如下，（1）电参数：输入功率或电流、电压和功率因数等;（2）井口参数：油管压力、套管压力;（3）井下参数：动液面深度;（4）光杆参数：冲次。

2 理论推导

2.1抽油机井单井系统效率[2]：

由式（1）可知，抽油机井单井系统效率与输入功率[3]成反比例关系;抽油机井单井系统效率与有效功率成正比例关系。

2.2抽油机井电动机输入功率∶

由式（2）可知，抽油机井电动机输入功率与电压、电流、功率因数成正比例关系。

由式（1）、（2）可知，抽油机井单井系统效率与电压、电流、功率因数成反比例关系。

2.3抽油机井有效功率∶

由式（3）可知，抽油机井有效功率[4]与油井日产液量、有效扬程[5]成正比例关系。

由式（1）、（3）可知，抽油机井单井系统效率与油井日产液量成正比例关系。

2.4抽油机井有效扬程：

由式（4）可知，抽油機井有效扬程与油井动液面深度成正比例关系;抽油机井有效扬程与油管压力[5]正比例关系;抽油机井有效扬程与套管压力成反比例关系。

由式（3）、（4）可知，抽油机井有效功率与油管压力成正比例关系;抽油机井有效功率与套管压力成反比例关系;抽油机井有效功率与油井动液面深度成正比例关系。

由式（1）、（3）、（4）可知，抽油机井单井系统效率与油管压力成正比例关系;抽油机井单井系统效率与套管压力成反比例关系;抽油机井单井系统效率与油井动液面深度成正比例关系。

2.5三相异步电机定子每相电动势的有效值：

由式（5）可知，三相异步电机4.44N1为定值，Øm为一次函数，所以E1/f1为正比例关系。在电动势较高时，可忽略定子阻抗压降，而用定子项电压U1代替。即U1/f1始终为定值，可知电压与频率成正比例关系。

2.6电机转速：

由式（6）可知，电机转速与频率成正比例关系。

2.7常规抽油机冲次：

由式（7）可知，电机转速与冲次[10]成正比。

由式（6）、（7）可知，频率与冲次成正比。

由式（1）、（5）、（6）、（7）可知，抽油机井输入功率与冲次成正比例关系。

由式（1）、（2）、（5）、（6）、（7）可知，抽油机井单井系统效率与冲次成反比例关系。

3 推导结果

由前文分析可知，抽油机测试参数对系统效率的影响如下，油管压力、动液面深度与抽油机系统效率成正比例关系;输入功率、电流、电压、功率因数、套管压力、冲次与抽油机系统效率成反比例关系。具体结果见表1：

4 验证

举例：以某口井为例来研究一下单井输入功率与系统效率的关系，当其他测试参数不变的时候，输入功率从8.1增加到12.1，系统效率从46.12下降到30.87。具体情况见表2：

由表2经分析可知，系统效率与输入功率基本成反比例关系，与前文所述一致。

5 结论

通过前文所述可知，当其他测试参数不变的时候，抽油机测试参数对系统效率的影响如下，油管压力、动液面深度与抽油机系统效率成正比例关系;输入功率、电流、电压、功率因数、套管压力、冲次与抽油机系统效率成反比例关系。

机采系统的螺杆泵井、潜油电泵井，注水系统、集输系统等其他系统的测试参数对系统效率的影响亦可按照此方法进行来分析。

参考文献

[1]孙东.抽油机变频器电参数测试技术[J].油气田地面工程，2011，（1）：21-24

[2]杨恺雯，王志龙，高宏亮，赵玉龙.探讨提高抽油机系统效率的技术措施[J].化工管理，2020，（4）：133-134

[3]王玉山 .抽油机电动机输入功率的测试与计算[J].石油机械，1991，（10）：53-55+58-6

[4]董世民，黄秀华.游梁式抽油机井有效功率计算方法探讨[J].石油机械 .2001，（7）：39-41+0

[5]代新勇，提高抽油机设备效率的方法[J.化工管理，2019，（7）：154

作者简介：

潘泽锋，技术员，2021年毕业于国家开放大学（土木工程专业），从事节能技术监测评价工作。