提升有桿泵采油系統效率的方法研究

李彬 王斐

【摘要】有桿泵采油的三大主要裝備有抽油機、抽油桿和抽油泵。抽油泵可分為：管式泵和桿式泵。管式泵的結構簡單、成本低，在相同油管直徑下允許下入的泵徑較桿式泵大，因而排量大;桿式泵檢泵方便，但結構復雜，制造成本高，在相同油管直徑下允許下入的泵徑比管式泵小。桿式泵適用于下泵深度大、產量較小的油井。有桿泵采油是國內外廣泛采用的一種采油方法，但是，目前國內的有桿泵采油系統效率低，已不能滿足當代社會發展的需求。本文主要對影響有桿泵采油系統效率的因素進行了簡要的分析，通過全方位、高層次的探討，闡述了如何去提高有桿泵采油系統效率，什么樣的途徑才能使系統的效率達到最大化。

【關鍵詞】系統效率 分析 因素

有桿泵采油的主要參數，沖程：光桿（或柱塞）上、下運動一次稱為一個沖程。載荷作用下的柱塞沖程，柱塞沖程損失的構成：液柱載荷交替地由油管轉移到抽油桿柱和由抽油桿柱轉移到油管，使桿柱和管柱分別發生交替地伸長和縮短。上沖程：載荷由油管轉移到抽油桿，抽油桿伸長，油管縮短;下沖程：載荷由抽油桿轉移到油管，油管伸長，抽油桿縮短。柱塞沖程損失由抽油桿柱伸縮與油管伸縮共同造成的。

1 影響有桿泵采油系統效率的主要因素

據調查，近年來我國各大油田的有桿泵采油系統效率要遠遠小于系統理論的百分比，且平均系統效率最高的也不會超過平均系統效率的一半。影響油機井系統效率的因素主要有以下幾個方面：

（1）電機的負載率過低。一般來說電機的負載率都在0.7-1.1之間，但是目前我們實際的電機負載率都沒有達到這個要求，這是造成電機運行效率較低的主要因素。實踐證明，如果電機的負載率提高5%-10%，系統的效率也會提高2%-4%，且節電率可以達到10%。

（2）傳動皮帶的影響。抽油機傳動系統是采用三角皮帶傳動。但是由于皮帶材質為橡膠，具有彈性，所以很難保證它的張緊程度。因此，在使用過程中，皮帶很容易出現相互錯動、打滑等現象，造成能量的耗損，影響系統效率。

（3）抽油機的工作狀態。大多數的抽油機都是采用對稱循環的工作方法，其運行方式造成周期性波動的幅度很大，它的這種工作狀態對于電動機來說是不適合的。因為，它在運行的過程中，會造成大量能量的損耗，且系統的效率不會提高。

（4）抽油機的平衡程度。抽油機的平衡程度會顯示出系統的運行狀態，其狀態又會關系到抽油機的耗電情況。如果抽油機的平衡狀態不好，就會影響其電流，會使輸入功率發生變化，就算是抽油機的功率沒有差異，也不能保證功率不會發生變化。

（5）盤根阻力。盤根在使用的過程中，會與其他設備產生阻力，阻力的大小與盤根的材質或者松緊狀態有關，不管阻力是大是小，它都會造成大量能量的損耗，對整個系統的效率有負面的影響。

（6）工作制度的影響。工作制度對抽油系統也會有一定的影響。如果制定的工作制度比較合理就會使得排液量與供液量能夠很好的匹配，整個系統也會處于一個好的運行狀態，從而提高系統的運行效率。

（7）油管伸縮的影響。在系統操作的過程中，油管下端的狀態不是很穩定，因此，如果油管發生伸縮的現象，就會使得傳遞的功率與沖程受到損失。泵下入深度越大，油管發生伸縮的程度就越嚴重，對系統效率的損害就越大。

（8）氣體的影響。在生產的過程中，因為有氣體的存在，會使整個泵筒空間充不滿，這樣就會使泵的實際排量變小，抽油泵的泵效降低，導致整個系統的效率降低。

（9）泵工作時間影響。泵工作時間關系著系統能否順暢地進行運轉，如果時間突然延長，就會使設備之間的阻力變大，造成嚴重的磨損，甚至深井泵也會漏失，從而也不會提高深井泵的工作效率。

（10）抽油桿的彎曲與摩擦。在整個抽油的過程中，抽油桿柱有時會不經意的與油管進行摩擦，如果是抽油桿的下部彎曲了，就會造成有效載荷的波動，從而會使整個系統的效率降低。

2 提高機械采油有桿泵系統效率的措施

（1）選擇合理的電機進行配置。如果要配置電機，就要根據電機本身的性質與能力，做到電機的負載率達到最佳的負載率，也就是說使其負載率在0.7-1.1之間。

（2）使用終端的無功補償，提高功率的因數。在目前，中國大多數的工廠的抽油機自控箱都設置了電力電容器，這樣能夠有效地實現對線路的無功補償，其因數可提高到0.55左右，效果也非常的顯著。

（3）選擇高效的傳動帶。此種設備的原理主要是采用窄形聯組或者齒形同步帶，用于避免因震動、打滑所造成的損失。最好是使用普通的三角形然后攜帶5根的組合裝。

（4）利用節能抽油機。目前，我國大多數的抽油機都是普通的梁式抽油機，一般使用節能抽油機的數量較少。在油井上使用的節能抽油機主要有兩種類型：

①異向曲柄平衡抽油機;

②鏈條抽油機。

第一種是屬于非對稱循環的梁式抽油機，也就是懸點的上行曲柄轉角要大于180度，下行曲柄的轉角小于180度，上行用的時間比下行的時間要長，這樣能有效減緩加速度，第二種是屬于鏈條抽油機，它的特點是負荷量大、平衡效果好、比較省電等，這種類型的抽油機非常的適合在稠油井和中深井上使用，其懸點的運動較均勻、能有效地降低能量的損耗量，提高系統的效率。

（5）采用耐油橡膠盤根。如果是有偏磨的井口就必須要設置井口扶正器。

（6）裝置抽油桿扶正器，可以減小抽油桿與油管之間的摩擦。

（7）設置一個油管錨。這樣能夠有效地降低能量的損耗。

（8）裝置一個氣錨。因為如果是油氣比較高的井，使用氣錨便可以有效提高泵的容積效率。

（9）采用高效的深井泵。根據油井的特點，采用比較高效的深井泵，比如：如稠油泵、防砂卡泵等。

（10）采用抽油機診斷技術。抽油機井生產的過程中，使用此種設備，對于一些常見影響系統效率的因素，比如：沉沒度、供液能力、桿柱應力、凡爾漏失等因素，具有很好的分析以及處理的功能。從而會有效地提高機械采油系統的效率。

（11）增設節能控制柜。安裝節能控制柜，能夠有效地提高一些智能的控制器以及電動機的高效節能器的節能效果，通過實踐與研究，它是一款功能性強、高效率的油井電機配套節能控制設備。

3 結語

隨著油藏開發的不斷進行，油井產能受到地質特征、油藏管理、采油工程、生產維護等多方面影響，從較長的時期看是一個動態的變量，合理地選取舉升工藝的直接影響著油田開發效益。我們知道要想提升機械采油系統的效率其實并不難，重要的是將阻礙系統操作效率的因素找出來，根據這些原因，再進行有效的分析，研究可行的途徑與措施。只有這樣，才能將系統效率提升到一個更好的狀態。

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