机采系统效率影响因素分析与对策研究

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1、机采系统效率影响因素分析与对策研究摘要：通过对机械采油井耗能设备进行详细的分析，找出了影响机械采油系统（简称机采系统）效率的诸因素。在做好参数优化工作的同时，按照建设资源节约型企业的要求，以系统效率为突破口，针对影响系统效率的主要因素，坚持“系统优化、综合配套”的原则，将油藏与工程、地面与地下有机结合起来，积极采用国内外成熟有效的新工艺、新技术，进一步提高了机采系统效率。１　引言抽油机机械采油法是应用抽油机井生产系统采油的目的是将地面能量通过抽油机—抽油杆—抽油泵传递给井筒中的生产流体将其举升到地面，整个系统的工作过程就是能量不断传递与转化的过程，而在能量传递和转化的每一环节均会产生能量

2、损失。从地面供入系统提供的能量扣除系统中的各种损失，就是系统给井筒流体的有效能量，其与系统输入能量之比即为抽油机井的系统效率。   通过优化设计抽油机井生产系统的工作制度、选择合理的生产设备、提高油井的管理水平来提高抽油机井系统效率不仅可以节约大量的能源，降低生产成本，而且还能缓解国家用电紧张的状况，具有良好的经济效益和社会效益。因此是油田高效生产的重要途径之一。２　机采系统效率影响因素分析有杆抽油系统由电动机、抽油机、井口装置、油管柱、抽油杆柱和抽油泵组成。系统效率由地面效率和井下效率两部分组成，地面的效率损失主要发生在电动机、胶带轮、减速器和四连杆机构中，井下部分的效率损失主要在盘根

3、盒、抽油杆柱、油管柱和抽油泵中。2.1抽油机工作状态和载荷特性对系统效率的影响抽油机的传动系统从动力端到悬点，一般经过减速、换向两个阶段，如果换向机构的输入转速与悬点运动周期的比等于1，如现在广泛使用的游梁式抽油机，则减速系统的传动比就较大，要实现低冲次就较为困难。然而在油藏开发中后期，二类储量动用程度不断上升，油稠造成摩擦阻力增大，稠油井需要低冲次运行来提高泵效和降低能耗，游梁式抽油机不经过改造和其它配套很难实现低冲次（图１）。游梁式抽油机的平衡率对抽油机井的系统效率影响较大，平衡差的油井能耗大，系统效率低。同时抽油机平衡状况的好坏，直接影响抽油机连杆机构、减速箱和电机的效率与寿命，对

4、抽油杆的工作状况也影响很大。因此，对于抽油机平衡状况的判断和及时调整，必须给予重视。在旋转平衡或复合平衡方式的抽油机上，调整平衡最方便的方法是调节旋转平衡块的平衡半径。实践表明，通过合理地调整平衡，每口油井可减少有功功率0.3-1.5Kw，平均节电0.5Kw，节电效果显著。   同时，通过理论研究和测试实践，如果以抽油机的能耗最小作为抽油机平衡最佳的判断标准，则上、下冲程的峰值扭矩不一定相等，一般来说每口井都有节电的平衡度最佳点，一般调在90%为最经济，通过调平衡可以降低能耗，是管理出效益最直接的例子。2.2电动机的工作特性对系统效率的影响电动机是油田抽油机井的主要动力设备，也是油田主

5、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。所以对电机的节能效果的要求越来越高，因此电动机及其相关改造是提高机采系统效率项目中不可回避的问题。2.2.1电机负载率和功率因数电机负载率是指运行中电动机实际输出功率N2与额定功率的比值。电机的负载率及其特征曲线见图2，从中可以得出，电机的负载率及功率因数越低，电动机的效率越低。现场中一般用实测电流法计算电机负载率：从中可以得出。在同样负载系数下，轴功率波动越大，电动机的效率越低。这就要求驱动抽油机的电动机不仅本身节能，而且要求其工作特性能够改善抽油机的工作状态。2.3采油系统电动机应用现状分析目前柱西采油厂抽油机井使用的部分电

6、机能量损耗仍然较高，而且配置的额定功率远大于抽油机实际输入功率，存在“功率不匹配”现象，造成负载率和功率因数偏低，无功功率偏大是影响电机效率的重要因素。   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，能耗随之增大。不能简单的用效率的平均值来计算，必须用平均轴功率和平均输入功率之比来计算。通用异步电机启动转矩倍数只有1.8-2.0倍，因此，在原来的“大机、强杆、粗管、深下”的稠油开采模式下，选用电动机时为考虑启动和稠油在转周期内载荷变化大的因素，不得不提高装机功率，造成运行时的“大马拉小车”现

7、象。   另外抽油机的扭矩特点是波动较大，且存在负扭矩，这就要求驱动抽油机的电动机，不仅电动机本身在较宽的载荷率下工作效率较高，而且更重要的是符合抽油机的载荷状态，使抽油机悬点加速度变化趋于均匀，抽油机主要构件如连杆、支架的受力，特别是减速器承受的扭矩有所改善，平衡效果变优。即不仅要求驱动抽油机的电动机节能，而且要求电动机的特性使抽油机的工作状态优化从而达到节能的目的。从上面的分析中可以得出结论：驱动抽油机的节能电动机，应该具有以