抽油机井系统效率影响因素分析

杨庆军程卫星

（中国石油化工股份有限公司胜利分公司孤岛采油厂山东东营257231）

摘要：抽油机井目前普遍存在系统效率偏低的问题。本文通过对机采系统的理论计算，分析了系统效率的构成及影响因素，结合油井生产运行情况，认为地面设备、井下工具、采油管理等都不同程度地影响了机采井系统效率的提高，从而从管理和新技术运用等方面有针对性地提出了提高机采井系统效率的多项措施。

关键词：抽油机井系统效率措施

1机采系统效率影响因素及分析

1.1地面设备对系统效率影响分析

1.1.1电机影响

电动机是抽油机井的主要动力设备，也是油田主要的耗能设备之一，机采系统的耗电量最终也体现在电动机耗电上。电机的影响关键在于电机负载率的影响。电机负载率过低时,电机效率和功率因数下降,电机处于“大马拉小车”现象,严重影响抽油机系统效率。

多年来抽油机的驱动电机一直采用通用系列异步电机，这种电机额定功率运行时的效率和功率因数呈现最大值，而当负载降低时，效率和功率因数都随之下降，无功损耗随之增大。为解决异步电机所带弊端，我站从2009年开始推广使用永磁电机等节能电机，目前，节能电机已经占全站总电机数的76.5%。

1.1.2皮带影响

皮带在转动过程中会带来功率损失，皮带传动损失包括:

①绕皮带轮的弯曲损失。

②进入与退出轮槽的摩擦损失。

③弹性滑动损失。

④多条皮带传动时，由于皮带长度误差及轮槽误差过大造成的各条皮带间载荷不均而导致的功率损失。

现在使用的皮带一般都是联带和单带，通过上面的分析，我们发现联带与单带相比，能够减少能量损失，所以应尽量使用联组皮带。

1.1.3减速箱影响

减速箱损失包括轴承损失和齿轮损失，它们都是由摩擦引起，减速箱中一般有三对人字齿轮，齿轮在传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就会发生摩擦与损失，增加动力消耗，降低传动效率。如果减速箱润滑不好，减速箱的损失将增加，效率将下降。

1.1.4四连杆机构影响

在抽油机四连杆机构中共有三副轴承和一根钢丝绳。四连杆机构损失主要包括摩擦损失及驴头钢丝绳变形损失。在润滑良好的正常工况条件下，三副轴承的损失约为3%，钢丝绳的变形损失约为2%。综合考虑轴承与钢丝绳，抽油机四连杆机构的能量损失约5%，即抽油机四连杆机构的传动效率约为95%。

1.2井下工具对系统效率的影响及分析

1.2.1盘根盒影响

为了防止油气从光杆处漏失，需在抽油机井口安装盘根盒。抽油机在工作时，由于光杆与盘根盒中填料有相对运动产生摩擦，因此会产生功率损失。造成盘根盒磨损的主要原因有：（1）油井不出油，造成光杆与盘根盒干磨，将盘根盒磨坏；（2）井口偏或不对中；（3）油稠引起光杆负荷大，引起光杆振动负荷大，造成光杆偏磨。由于这些原因的存在，导致盘根磨损严重，使得盘根频繁更换，增加劳动强度的同时也大大降低了盘根盒的效率。

1.2.2管杆柱影响

在油藏开发中后期，随着含水的不断上升，采出液由原来的油包水变成了水包油，摩阻增大，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增大。其次，在部分直井和斜井中，存在杆管偏磨的现象，摩擦阻力增大，使抽油机负荷增加、功耗上升。另外，随着稠油开发的规模不断扩大，在热采井的转周后期，原油的粘度很高，使上、下冲程过程中的抽油杆、采出液与油管之间的粘滞磨阻非常大，在某些稠油井上还会出现光杆缓下的现象，诸多因素影响下，导致杆、管效率下降，进而影响系统效率。

1.2.3抽油泵影响

常规泵在高含水出砂油井中工作一般几个月以后，泵效就开始明显衰减，主要是由于井液砂磨导致泵密封间隙和泵阀漏失造成的，并且漏失量会迅速上升，另外随着含水的上升，产出液对泵的腐蚀性增加也是泵效降低的原因之一。

另外，随着稠油开发的规模不断扩大以及注聚区块见聚浓度不断升高，高粘度采出液对泵效及系统效率的影响越来越引起重视。沉没度对抽油泵充满度的影响在深井和稀油井上比较大，而对稠油井的泵效影响较小。采出液高粘度的情况下，粘度是影响抽油泵充满度的主要原因，而抽油泵充满度与泵效有直接的相关性，又因泵效与井下举升效率成正比关系，泵效低，直接导致系统效率降低。

1.3采油管理工作对系统效率的影响及分析

1.3.1平衡率的影响

游梁式抽油机的平衡率对机采系统效率影响较大，抽油机不平衡，会造成抽油机寿命缩短、杆断、电能浪费等。平衡好的抽油机，可减小对电动机的容量需求，有利于提高电动机运行效率。目前，我站平衡率小于80%的井有18口，平衡率在80%—90%之间的井有20口，大于90%的井有13口，按照抽油机平衡率大于80%为标准，可知我站还有35.3%的抽油机还处于不平衡工作状态，所以通过调节平衡率提高系统效率的潜力是比较大的。

1.3.2沉没度的影响

在抽油机井，抽油泵在井底所输送的介质是油、气、水的混合。一方面，沉没度过小，自由气可能脱离而吸入泵筒，影响抽油泵的排量系数，从而影响泵效；另一方，沉没度过大，尽管自由气对泵工作的影响减小，抽油杆的增长，系统总的举升负荷增大，同时抽油和油管的变形加剧，这又会使抽油泵的排量系数低，影响泵效。

1.3.3生产参数的影响

理论研究与现场试验均表明，抽汲参数对有杆抽油系统效率(特别是井下能耗或井下效率)影响较大。抽油机生产参数过大，容易造成杆管偏磨，以至于降低系统效率，因此，必须对有杆抽油系统进行优化设计，在保证产量的前提下，使其能耗最低，效率提高。通过对我站高参数井与低参数井系统效率对比分析，低参数井系统效率要高于高参数井，因此，在确保排夜要求的前提下，抽汲参数的确定一般遵循“长冲程、慢冲次”的原则。下表为我站不同冲次井系统效率的对比：

2结论与认识

2.1通过对影响机采井系统效率各个因素的分析，采取综合性的各项措施，使得我站今年上半年系统效率比去年同期提高了2.4个百分点。

2.2影响系统效率的主要因素可以分为三大方面：地面设备、井下工具、日常管理工作。所以，在提高机采系统效率方面就要紧紧围绕这三大方面来着手，积极推广应用节能新工艺、新技术、新设备、实现降本增效，提高经济效益的目的。

2.3在影响系统效率的因素中电机的使用情况对单井日耗电的影响是最为突出的，同时也是最具工作潜力的。

2.4在较短的时间内，设备因素是不可调整的，但是我们可以通过提高技术管理，科学快速地对油井生产状态进行评价，这也是提高油田管理水平和机采井系统效率的最关键、最具有潜力的途径。

参考文献

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[2]卢建平.抽油机合理沉没度与泵效关系探讨.河南油田.2003

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[4]赵子刚.抽油杆管偏磨机理与防治.大庆石油地质与开发