油田系统效率.

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1、 提 纲 一、概况 二、抽油机井系统组成 三、影响系统效率的主要因素 四、提高系统效率技术措施 一、概 述 抽油机井中，游梁式抽油机占抽油机井中，游梁式抽油机占 80%80%，是主力机型。，是主力机型。 电泵井 螺杆泵井自喷井其他井 抽油机 井 87% 9% 3% 游梁式抽 油机 双驴头 抽油机 高原皮带式 抽油机 其他类型的15种 抽油机 80% 10% 9% 2% 分公司油井开井14795口，抽油机井 12779口，占总数的87%。是主要的采 油设备。 由于有杆泵抽油装置结构简单、操作方便、综合成本低，所以 我国大约有92%的油井、全世界有80%的油井采用这种方式进行生 产。但是在采用有杆

2、泵抽油方式的油井中，其机采系统效率一直 较低，导致机采能耗成本在总成本中所占比例较大。 据统计，我国陆上各油田有杆泵抽油井平均系统效率27%左右 。这表明73%左右的能量在举升过程中消耗掉了。为此国内外一直 很重视提高机采系统效率研究，其研究方向主要集中在地面设备 改造和井筒管杆泵的优化，并取得了长足进展。 一、概 述 提 纲 一、概 述 二、抽油机井系统组成 三、影响系统效率的主要因素 四、提高系统效率技术措施 地面效率与井下效 率的乘积即构成了机 采系统效率，即： 地面井下 二、抽油机井系统组成 根据抽油机井采油系统的构成，机采系统效率具体 分解见下图： 抽油机井采油系统效率 地 面 效

3、率 电 动 机 效 率 传动 皮带 及 减速箱 效率 四 连 杆 效 率 油 管 柱 效 率 抽 油 泵 效 率 抽 油 杆 效 率 盘 根 盒 效 率 井 下 效 率 二、抽油机井系统组成 提 纲 一、概 述 二、抽油机井系统组成 三、影响系统效率的主要因素 四、提高系统效率技术措施 1、 地面因素对机采系统效率的影响 （1）变压器的影响 目前抽油机井使用的是30kVA或50kVA的变压器一对一 拖动22kW、37kW、18.5kW电机，而电机平均输入功率为 10KW左右，造成变压器容量浪费较高、其负荷率较低（ 1030），导致变压器功率因数低 。 效率 1.0负荷 最大 变压器负荷、功率因

4、数与变压器效率关系 三、影响系统效率的主要因素 1、 地面因素对机采系统效率的影响 三、影响系统效率的主要因素 （2）抽油机的影响 第一、存在很多超役使用的抽油机；使用年限较长的 抽油机的各处齿轮啮合程度不好，造成轴承和齿轮的磨 损损失增大，四连杆效率降低；经对比测试，超期服役 的抽油机与新机相比地面效率低5%左右。 第二、部分抽油机的载荷利用率低，耗电量大; 第三、部分抽油机超负荷运行，主要原因是部分低渗 透油井下泵深，负荷重；稠油油井液流流动时粘滞阻力 大，油井内抽油杆运动时摩擦力大，导致悬点载荷大。 1、 地面因素对机采系统效率的影响 （3）电机的影响 A 电机负载率低 抽油机电机效率主

5、要受抽油机电机负载率的影响， 抽油机井的电机存在“大马拉小车”的现象（电机的负 载率30%左右）。 三、影响系统效率的主要因素 通常电机的负载率 在0.75左右时效率最高 ，负载率在0.51.0范 围内效率变化较少。功 率因数在负载率为1.0左 右最高，负载率降低时 ，功率因数明显下降。 效率（%） 功率因数（%） 电流（A） 负载率% 0255075100 1、 地面因素对机采系统效率的影响 （3）电机的影响 B 高能耗电机的影响 普通Y系列电机，这类电机占总井数的大多数，级数 基本是6级或8级，电机的转速分别是980r/min或 745r/min，不适合部分油井对低冲次的需求； 电磁调速电

6、机，此类电机出厂时，额定效率仅为60%- 70%，使用此类型电机的油井，系统效率均较低。 C.修复电机自身损耗大 修复后的电动机自身损耗功率较大，如：55kW电动机 空载损耗国标要求为1.4kW，据测试得知：修复电机空载 损耗达到2.86 kW。 三、影响系统效率的主要因素 2、 井筒因素对机采系统效率的影响 （1）盘根盒的影响 盘根盒摩擦损失大的主要原因：一是含水上升，造 成盘根与光杆之间的润滑性变差；二是井口偏磨现象比 较严重，造成功率损失增加、密封效果变差；三是盘根 的材质及松紧程度对磨擦力的影响很大，不同的填料摩 擦力相差可达10倍。 经现场试验，盘根盒对系统效率影响可达1%2%。 三

7、、影响系统效率的主要因素 2、 井下因素对机采系统效率的影响 （2）沉没度的影响 对于抽油机井来说，一般情况下（非高粘度、高饱 和压力、高油气比），沉没度达到300m时，泵的充满程 度可达到95%以上。再增大沉没度，泵的充满程度也不会 有大的变化。假设产量不变时，随下泵深度的增加，负 载增加，油井举升效率会降低；但沉没度偏小容易造成 井下抽油泵吸入口压力过低，使气体从原油中大量分离 ，影响泵效发挥。因此，合理选择沉没度对油井系统效 率的提高十分重要。 三、影响系统效率的主要因素 2、 井下因素对机采系统效率的影响 （3）下泵深度对泵效的影响 当泵径、冲程、冲次确定，泵挂深度变化时，油井产 液量

8、随下泵深度有先增加后降低的规律，泵深过大，不 但对提高产量无益，反而会导致悬点载荷的增加，杆、 管弹性损失的增大，反而会导致系统效率的降低。 三、影响系统效率的主要因素 2、 井下因素对机采系统效率的影响 （4）泵径、冲程、冲次的影响 杆、管、泵的效率是影响抽油机井系统效率的关键因 素，泵径、冲程、冲次的大小对杆柱和液柱的惯性载荷 、泵阀球的运动、柱塞的有效行程及运动状态都起着决 定作用。 （5）杆、管、泵间磨阻的影响 有部分油井都存在不同程度的杆、管偏磨现象，偏磨 不仅会引起泵漏和管漏，产液量降低，而且在一定程度 上造成油井负荷加重，井下效率降低。 三、影响系统效率的主要因素 3、 不同类型

9、油井对机采系统效率的影响 （1）出砂油井对泵效的影响 根据常规泵在高含水出砂油井中工作的泵效变化规律，常规泵在 高含水出砂油井中工作一般几个月以后，泵效就开始明显衰减，这 主要是由于井液砂磨导致泵密封间隙和泵阀漏失增大，并且漏失量 会迅速上升，另外随着含水的上升，产出液对泵的腐蚀性增加也是 泵效降低的原因之一。 三、影响系统效率的主要因素 3、 不同类型油井对机采系统效率的影响 （2）稠油油井对系统效率的影响 A、稠油具有粘度高、比重大、流动性差等特点，因为 稠油的物性差，流动时粘滞阻力大；在井筒内流动时，液 体间、液体与杆管间摩擦阻力增大，增加油井的悬点载荷 ，降低了系统效率； B、在油藏条

10、件下，液流进入泵筒困难，粘度是影响抽 油泵充满度的主要原因，导致泵效低； C、部分稠油井供液不足，同样造成部分油井泵效低。 三、影响系统效率的主要因素 4、管理因素对机采系统效率的影响 地面设备润滑保养及传动皮带调整不及时、盘根盒 调整不到位、井口回压过高等都会降低系统效率。 抽油机平衡度的影响：抽油机平衡度调整不理想将会 增加抽油机悬点动载荷，不仅影响到连杆机构、减速箱 和电动机的效率与寿命，而且会使油井能耗增加，系统 效率降低。 三、影响系统效率的主要因素 输入功率 提 纲 一、概 述 二、抽油机井系统组成 三、影响系统效率的主要因素 四、提高系统效率技术措施 四、抽油机井系统优化设计 具

11、具 体体 做做 法法 井下配套井下配套地面技地面技 改改 加强管理加强管理 对井筒内杆、管、泵等的对井筒内杆、管、泵等的 优化组合，降低井下功率优化组合，降低井下功率 损耗。损耗。 对地面设备进行节能技术对地面设备进行节能技术 改造，降低地面功率损耗改造，降低地面功率损耗 。 实施单井效果跟踪分析，实施单井效果跟踪分析， 加强管理，保持高效运行加强管理，保持高效运行 。 提高井提高井 筒效率筒效率 提高地提高地 面效率面效率 保持系保持系 统效率统效率 达达 到到 较较 高高 的的 经经 济济 效效 益益 参数优参数优 化化 优化冲程、冲次，泵挂、优化冲程、冲次，泵挂、 沉没度等参数沉没度等参

12、数 协调地协调地 面和井面和井 下下 四、提高系统效率技术措施 （一）“提高系统效率”原则和步骤 1、原则 在满足油井产量的前提下，以能量消耗最低或 机采成本最低为原则，通过优化作业井杆柱设计、 改造地面配套设备和优化油井工作参数等措施提高 油井系统效率，达到节能降耗的目标。 2、步骤 （1）对机采井前期系统效率进行逐井测试评价； （2）在测试评价的基础上，分析影响系统效率的主要原因； （3）实施提高系统效率措施计划，实施方法是逐井进行优化设计， 优化地面设备、管杆组合和确定合理沉没度； （4）按照优化设计要求，应用匹配功率的电动机或配套控制柜、二 级减速器等地面配套设备调整油井生产参数到设计

13、要求； （5）油井生产正常后进行效果测试，对不正常油井进行分析、整改 。 四、提高系统效率技术措施 （二）应用软件提高机采系统效率优化设计技术 推广应用成熟的提高有杆泵机采系统效率优化设计软件 设计原则： 对于抽油机井，沉没度取值范围为200400米，一般按300米 考虑，以实现较高的泵效。同时还需要考虑油层的供液特征、井 液性质等因素，可适当的加以修正。 在确保排液要求的前提下，抽汲参数的确定一般要遵循“长 冲程、慢冲次”的原则。特别是对那些：稠油井（粘度大于 2000mP.s）、深抽井、存在“偏磨”问题的井、含气大的井，效 果更为明显。采用“长冲程、慢冲次”的原则也是提高泵效、系 统效率、

14、延长检泵周期的有效途径。 四、提高系统效率技术措施 （二）应用软件提高机采系统效率优化设计技术 四、提高系统效率技术措施 油井生产系统组成 油藏流体 子系统 井筒管流 子系统 采油设 备子系统 地面管流 子系统 油藏及 井筒计 算模型 油井流入动态的计算油井流入动态的计算 井筒多相管流的计算井筒多相管流的计算 抽油杆柱力学分析抽油杆柱力学分析 优化设计软件计算模型 （二）应用软件提高机采系统效率优化设计技术 四、提高系统效率技术措施 抽油机井举升工艺优化设计 数据准备 油井流入动态分析 工况参数 校核与分析 不动管柱生产 参数调整与分析 生产系统参数 优化设计与分析 计算结果输出 结束 优化设

15、计软件数据处理过程优化设计软件数据处理过程 计算IPR，温度、压 力，杆柱受力，分 析泵效，地面工况 指标和举升效率 进行地面参数对举 升效率影响的敏感 性分析，制定调节 方案，预测指标 优化设计，确定生 产参数和设备配置 ，预测工况指标 （三）应用成熟、高效的地面装置 1、节能抽油机 为适应油田不同情况的需要，国内外研制、试验或应用了相应的抽油机。 适应 常规 油井 适应 含砂 稠油 低渗 油藏 液压抽油机 电机换向抽油机 适应 复杂 结构 油井 斜井抽油机 双(多)井抽油机 链条抽油机 增程游梁式 双驴头抽油机 四、提高系统效率技术措施 （三）应用成熟、高效的地面装置 1、节能抽油机 双驴

16、头抽油机双驴头抽油机 优点： 减速箱峰值扭矩降低1015% 游梁摆角可达72度 节能8%-10% 华北、大港、胜利等油田 推广3000余台,由于柔性件、 结构件寿命短,目前使用逐渐 减少。 四、提高系统效率技术措施 （三）应用成熟、高效的地面装置 1、节能抽油机 复合平衡抽油机复合平衡抽油机 采用游梁平衡或复合平 衡方式，使用较多，约 有20003000台。 优点： 结构简单 峰值力矩下降810% 连杆拉力下降2025% 有一定的节能效果。 四、提高系统效率技术措施 （三）应用成熟、高效的地面装置 1、节能抽油机 高原皮带抽油机高原皮带抽油机 优点： 1、采用大节距单排链，提高寿命； 2、采用宽皮带作悬绳，减少冲击； 3、往返架采用柔性导向，可靠性高。 四、提高系统效率技术措施 （三）应用成熟、高效的地面装置 1、节能抽油机 主要特点 1、高效节能 2、适应不同井距丛式井组油井开采 3、一台抽油设备同时带动两口油井采油 4、一井作业时，另一井可以正常生产 5、实现不移机修井作业 双井抽油机双