抽油機測試參數對系統效率的影響分析

摘要：根據標準要求，抽油機井監測以下項目，輸入功率或電流、電壓和功率因數、油管壓力、套管壓力、產液量、動液面深度、沖次。本文從理論角度出發，發現油管壓力、動液面深度與抽油機系統效率成正比例關系;輸入功率、電流、電壓、功率因數、套管壓力、沖次與抽油機系統效率成反比例關系。機采系統的螺桿泵井、潛油電泵井，注水系統、集輸系統等其他系統的測試參數對系統效率的影響亦可按照此方法進行來分析。

關鍵詞：測試參數 系統效率 輸入功率 油管壓力 套管壓力

1 概述

根據標準GB/T 33653-2017 《油田生產系統能耗測試和計算方法》中要求，抽油機井測試參數[1]如下，（1）電參數：輸入功率或電流、電壓和功率因數等;（2）井口參數：油管壓力、套管壓力;（3）井下參數：動液面深度;（4）光桿參數：沖次。

2 理論推導

2.1抽油機井單井系統效率[2]：

由式（1）可知，抽油機井單井系統效率與輸入功率[3]成反比例關系;抽油機井單井系統效率與有效功率成正比例關系。

2.2抽油機井電動機輸入功率∶

由式（2）可知，抽油機井電動機輸入功率與電壓、電流、功率因數成正比例關系。

由式（1）、（2）可知，抽油機井單井系統效率與電壓、電流、功率因數成反比例關系。

2.3抽油機井有效功率∶

由式（3）可知，抽油機井有效功率[4]與油井日產液量、有效揚程[5]成正比例關系。

由式（1）、（3）可知，抽油機井單井系統效率與油井日產液量成正比例關系。

2.4抽油機井有效揚程：

由式（4）可知，抽油機井有效揚程與油井動液面深度成正比例關系;抽油機井有效揚程與油管壓力[5]正比例關系;抽油機井有效揚程與套管壓力成反比例關系。

由式（3）、（4）可知，抽油機井有效功率與油管壓力成正比例關系;抽油機井有效功率與套管壓力成反比例關系;抽油機井有效功率與油井動液面深度成正比例關系。

由式（1）、（3）、（4）可知，抽油機井單井系統效率與油管壓力成正比例關系;抽油機井單井系統效率與套管壓力成反比例關系;抽油機井單井系統效率與油井動液面深度成正比例關系。

2.5三相異步電機定子每相電動勢的有效值：

由式（5）可知，三相異步電機4.44N1為定值，?m為一次函數，所以E1/f1為正比例關系。在電動勢較高時，可忽略定子阻抗壓降，而用定子項電壓U1代替。即U1/f1始終為定值，可知電壓與頻率成正比例關系。

2.6電機轉速：

由式（6）可知，電機轉速與頻率成正比例關系。

2.7常規抽油機沖次：

由式（7）可知，電機轉速與沖次[10]成正比。

由式（6）、（7）可知，頻率與沖次成正比。

由式（1）、（5）、（6）、（7）可知，抽油機井輸入功率與沖次成正比例關系。

由式（1）、（2）、（5）、（6）、（7）可知，抽油機井單井系統效率與沖次成反比例關系。

3 推導結果

由前文分析可知，抽油機測試參數對系統效率的影響如下，油管壓力、動液面深度與抽油機系統效率成正比例關系;輸入功率、電流、電壓、功率因數、套管壓力、沖次與抽油機系統效率成反比例關系。具體結果見表1：

4 驗證

舉例：以某口井為例來研究一下單井輸入功率與系統效率的關系，當其他測試參數不變的時候，輸入功率從8.1增加到12.1，系統效率從46.12下降到30.87。具體情況見表2：

由表2經分析可知，系統效率與輸入功率基本成反比例關系，與前文所述一致。

5 結論

通過前文所述可知，當其他測試參數不變的時候，抽油機測試參數對系統效率的影響如下，油管壓力、動液面深度與抽油機系統效率成正比例關系;輸入功率、電流、電壓、功率因數、套管壓力、沖次與抽油機系統效率成反比例關系。

機采系統的螺桿泵井、潛油電泵井，注水系統、集輸系統等其他系統的測試參數對系統效率的影響亦可按照此方法進行來分析。

參考文獻

[1]孫東.抽油機變頻器電參數測試技術[J].油氣田地面工程，2011，（1）：21-24

[2]楊愷雯，王志龍，高宏亮，趙玉龍.探討提高抽油機系統效率的技術措施[J].化工管理，2020，（4）：133-134

[3]王玉山 .抽油機電動機輸入功率的測試與計算[J].石油機械，1991，（10）：53-55+58-6

[4]董世民，黃秀華.游梁式抽油機井有效功率計算方法探討[J].石油機械 .2001，（7）：39-41+0

[5]代新勇，提高抽油機設備效率的方法[J.化工管理，2019，（7）：154

作者簡介：

潘澤鋒，技術員，2021年畢業于國家開放大學（土木工程專業），從事節能技術監測評價工作。