关于对抽油机井地面能耗分析理论的研究

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摘　要：目前，我国的石油开采开发中,机械采油井占了大部分,全国原油产量70%以上靠抽油机来完成，有杆采油(有杆抽油井)占总机械采油的90%之多。但因有杆泵采油系统的能耗问题越来越严重致使抽油机系统运行效率降低，进一步导致原油开采成本的增加。为了提高抽油机井的运行效率，方便生产和节约成本，有必要对抽油机井地面能耗问题进行深入的研究。本文将从简述抽油机井系统出发来分析其能耗的构成，分析青海油田在使用抽油机井的实例，提出解决能耗问题的办法与措施，以期提高抽油机井的工作效率，从根本上达到节能，节约成本，提高经济效益的目的。

关键词：抽油机井　系统效率　能耗分析　分析和研究　节能技术

全球大部分均采用有杆泵抽油系统的地面抽油机往复抽汲方式进行生产。但在实际运用中面临的一系列难题，需要通过了解抽油机井的地面系统的能耗损失原因，掌握能耗损失规律来达到节能提效的目的。

一、简述抽油机井系统

抽油机井系统一般由井下部分和地面部分组成 。井下部分又分为抽油杆、深井泵、油管和油管中的液体；地面部分分为电机、抽油机、毛辫子和悬绳器。

悬绳器是地面抽油机的毛辫子与井下抽油杆露在井口外端的光杆连接的纽带，是井下部分和地面部分相联系的桥梁和中枢。同时又将地面动力传递到井下，为井下提供动力来推动井下液体从井下举升到地面的目的。

二、抽油机井地面能耗构成

抽油机井的能量消耗和电机的能量消耗是抽油机井系统的地面部分的能耗的重要部分，同时电机与抽油机井之间的皮带作用、传动效率等也会造成抽油机井的地面系统的能量消耗，而各井的光杆功率与传输功率比例差别造成了各井的地面效率的差别。

对抽油机井地面能量与功率消耗问题，需要从抽油机井和拖动电机的主要部分和环节入手。抽油机的输入功率P和拖动抽油机的电动功率都需要通过物理计量的方法来进行计算。同时，抽油机和电机的轴承联接、减速箱的齿轮联接和皮带连接和轴承联接、曲柄销子等也会降低抽油机井的地面能量消耗、影响正常的功率和操作。

三、抽油机井系统在实际中应用实例分析

目前，全国有8万多口抽油机井，其能耗占油田总能耗的30%以上，主要来自于耗能设备的能量消耗。同时在不同的井况下，抽油机井的地面能耗效率不同，接下来就以青海油田的抽油机井系统效率为例，做以简要分析。

青海油田抽油机井系统效率仅为17.91%，明显低于股份公司23.81%的平均水平，为了提高青海油田抽油机井的系统效率，针对其抽油机井系统效率普遍偏低的客观实际，该油田选取了七个泉油田这一高能耗区块作为提高抽油机井系统效率的示范基地。

通过对示范区块抽油机井系统效率的影响因素分析研究，发现产液量低、井壁内摩阻损失大、日常管理水平低、地层条件限制、地面节能机采装置应用少等因素严重影响了抽油机井系统效率的提高。

通过客观分析，提出了三方面的举措：1.提高地面效率，通过选用一些节能装置来降低电机的输入功率；2.通过合理的优化工艺参数来提高井下系统的效率；3.通过加强油井的维护管理水平来降低有杆泵系统各主要环节的能耗损失。具体措施是通过提高地层能量和改造油田的供液能力来提高单井产量；改善井筒的流动环境，确保井筒畅通、清洁；调小工作参数和抽汲参数，以供排协调为原则；推广应用节能设备为油气开采工作增添动力；保持抽油机的较高平衡度，平衡度为80～100%时耗能最低；通过科学管理（定期对机器设备进行检查，及时调整更换等措施）。

以上的措施在实际运用中很大程度上改善了“三抽”设备的工况，延长了“三抽”设备的使用寿命，其摸索出的抽油机井优化方案，解决了由于杆柱设计不合理、抽汲参数过大、电机能耗等原因造成的系统效率偏低的问题。该技术的开展使得油井的运行能耗明显降低，系统效率提高到18.6%，对其他油井的开采开发具有指导和借鉴意义。

四、简析降低抽油机井地面能耗的措施

青海油田在改进技术方面所取得的成就、经验、理念对其他各油井的开采开发工作能否顺利展开，具有一定的启示意义。

以下的几点措施和方法仅供参考：

1.对有杆抽油系统效率各因素的把握，明了拖地机械采油的电动机总的消耗功率是机井的输出功率，其有效功率指的是井内液体举升到地面所需的功率；抽油机采油井的有效功率与电动机输入功率之比为系统效率，地面功率指光杆提升液体克服井下各种阻力所消耗的功率与电动机输入功率之比。

2.提高技术管理水平

能耗过高的部分原因来自于人为因素，比如作业人员的技术水平有限，职业素质和个人素质缺乏、责任心不强等因素。因而，需要通过加强管理，尤其是在机泵杆的选择、调节抽汲参数、作业管理、检泵和调平衡等方面的把握上。

3.预防和避免“大马拉小车”的现象

这种做法产生的后果会使电机电能的利用率变差，当电动机负载量超过一定的限度，其效率与功率均会严重下降，造成了很多的无用功，浪费了大量的能量。同时也对提高有杆抽油系统效率产生不利影响。

4.保持适当的举升高度

根据物理学上的动势能相互转化及其产生功率的影响因素分析，保持适当的举升高度有利于提高抽油机井系统效率，方便实际操作。加之，有杆抽油系统效率也会随有效扬程的增加而增加，适当的高度有助于其可持续利用。

5.在明晰抽油机井地面能耗产生的原因及其影响因素的基础上，对原有的技术进行调整，研究新的节能工艺。如优化抽油机采油系统地面配套设备的节能技术、对常规游梁抽油机进行节能技术改造、ZYCYT节能调速电机、闭环控制增产节能技术、优化井筒举升环境配套技术、抽油机采油系统工作参数优化设计技术等。

五、结语

科技是第一生产力，实践证明，通过对地面能耗系统进行科学准确的分析有助于提出合理的解决方案，通过研究新的节能工艺来提高系统效率，降低抽油机井地面采油的能耗问题同时在应用中推广地面节能设备的规模和降低地面能耗的经验与方法，更好地为油气的开采和现代化建设服务。

参考文献

[1]采油工艺原理 北京石油工业出版社 .1998 .王鸿勋.张琪.

[2]提高有杆泵井系统效率的途径[J]. 石油矿场机械.993 .冯耀中.

[3]提高抽油机井系统效率的方法[J]. 断块油气田 2000.张志远.古小红 王丽丽.