曹荣亮论文-抽油机井系统效率研究及认识

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1、采油工程专业评审组论文答辩材料抽油机井系统效率的研究及认识姓名：曹荣亮敖包塔作业区10抽油机井系统效率的研究及认识摘要：目前油气田开发中，普遍存在运行成本过高，系统效率较低等问题，如何提高抽油机井的系统效率就尤为重要。本文基于抽油机井系统效率的基本概念，对系统效率进行了分解，并对主要部分分解效率的理论计算模型进行了研究，为选择合适的电动机、以及合理的抽汲参数组合及抽油泵有效效率的确定，从而提高抽油机井的系统效率提供了科学依据。关键词：节能降耗；抽油机系统；系统效率一、前言在油田采油系统中，抽油机耗电量占油田总耗电

2、量的25%以上，由于多种因素的影响，大量的能量在传递过程中白白损失掉，因此，如何提高抽油机井的系统效率就尤为重要。本文基于抽油机井系统效率的基本概念，对系统效率进行了分解，并对各部分分解效率的理论计算模型进行了研究，为选择合适的电动机、合适的皮带松紧度、以及合理的抽汲参数组合，从而提高抽油机井的系统效率提供了科学依据，对于油田的节能降耗、原油增产及提高其经济效益都具有重要的意义。二、抽油机井系统效率的组成及基本概念有杆抽油系统是由电机、抽油机、抽油杆、抽油泵、井下管柱和井口装置组成的。抽油机井系统效率是抽油机井节

3、能降耗与经济效益、油田技术装备与技术管理水平等多方面的综合反映，它主要由地面部分系统效率和井下部分系统效率组成。地面部分系统效率主要由电机效率、皮带效率、减速箱效率和四连杆效率四部分组成；井下部分系统效率主要由盘根盒效、抽油杆效率和抽油泵效率三部分组成。1.电动机输入功率拖动抽油机的电动机的输入功率即为抽油机的输入功率。根据输入电流电压可由下式计算输入功率：10（1）式中，——电动机输入功率，kW；——输入电压，V；——输入电流，A；——电动机的功率因数。2.电动机输出功率(2)式中，——电动机输出功率，kW；—

4、—电动机平均转速，r/min；——电动机平均输出扭矩，N·m。(3)式中，——电动机轴弹性模量，=2.1×1011N/m2；——电动机轴泊松比，小数；D——电动机轴直径，m；-电动机轴实测平均应变值，小数。由电动机输出轴扭矩和电动机转速可以求电动机的输出功率，即：(4)式中，——电动机的输出功率，kW；——电动机的输出轴扭矩，kN·m；——电动机转速，r/min；——电动机的角速度，rad/s。3.减速箱输出功率(5)式中，——减速箱输出功率，kW；——减速箱输出轴平均转速，r/min；——减速箱平均输出扭矩，N

5、·m。10（1）抽油机光杆功率光杆提升液体和克服井下各种阻力所消耗的功率，可根据示功图确定。(6)式中，A——理论悬点示功图面积的大小，表示有效功，kJ；n——抽油机冲次，r/min。(7)式中，——抽油机光杆功率，kW；A——示功图的面积，，mm2；——示功图减程比，m/mm；——示功图力比；——光杆实测平均冲次，r/min。（2）抽油机采油系统有效功率(8)式中，——抽油机的有效功率，kW；——油井理论产液量，t/d；——油井液体密度，kg/m3；——重力加速度，m/s；——有效扬程，m。①有效扬程(9)式中

6、，L——下泵深度，m；——沉没压力，MPa；——油压，MPa；——套压，MPa；——原油密度，。②油井液体密度10(10)式中，——含水率，小数；——油密度，kg/m3；——水密度，kg/m3。三、系统效率的分解及主要部分的效率分析1.系统效率的分解抽油机井系统效率是指抽油系统在一段时间内(一个冲程或几个冲程周期)用于举升液体所消耗的有用功功率与电机输入功率的比值。其公式定义如下：（11）抽油机井系统效率可分解为地面效率和井下效率，即（12）式中，——地面效率，以光杆悬绳器为界，悬绳器以上的机械传动效率和电机运行

7、效率的乘积，；——井下效率，以光杆悬绳器为界，悬绳器以下到抽油泵，再由抽油泵到井口的效率，。2.主要部分的效率分析要想提高抽油机井的系统效率可从其7个组成部分入手，但是据统计在能量传动过程中，电机效率约为60%-70%，皮带效率为98%，减速箱效率约为90%，四连杆效率约为95%，所以在地面系统中，能量损失主要为电机能量的损失，而对于井下系统中，在目前条件下，难以准确的确定摩擦力，所以对于盘根松紧度的确定只能靠经验进行，井下部分系统效率主要由抽油泵效率来确定。（1）电动机的选择电动机的选择主要是通过调整电机级数或

8、皮带轮直径，以防止出现“10大马拉小车”的现象。电机的极数及皮带轮直径的确定如下：(13)式中，——电源频率，我国为50Hz；——电动机定子旋转磁场的转速，又称为电动机的同步转速，r/min；——电动机定子的磁极对数。电动机的转差率为：(14)式中，——电动机转子转速(又是电动机的实际转速)，r/min；——电动机的转差率，%。(15)式中，——电动机皮带轮直径，mm；—