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1、,河南油田采油一厂,提高抽油机系统效率的方法及措施简介,汇 报 提 纲,六、目前存在的主要问题,二、影响机采系统效率因素分析,一、概述,三、提高抽油机系统效率的有效途径,四、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析,五、现场应用实例,八、结论与认识,七、下步工作,一、概述,抽油机井系统效率定义：通过抽油机、抽油杆、抽油泵将电能转化为机械能，从地面传递给井下液体，从而把井下液体举升到井口。整个抽油机井系统工作时，就是一个能量不断转化和传递的过程。能量的每一次转化和传递都将损失一定的能量。从地面供入系统的能量扣除系统的各种损失以后，就是系统所给液体的有效能量，该有效能量与系统输入能量的比值称为抽油机井
2、系统效率。,-系统效率 P有效-有效功率 P输入-电机输入功率,一、概述,2009年110月全厂年总耗电量2.93108Kw.h,机采提液能耗1.44108Kw.h，机采提液单耗9.27kW.h/t（电网算，按电机算7.77）占全厂工业用电的49%，因此研究提高抽油机井的系统效率，降低提液单耗，实现机械采油系统的高效长寿运行，对于缓解油田用电紧张状况，降低成本，具有十分重要意义。,一、概述,一、概述,系统效率变化情况,一、概述,采油一厂和其它油田平均水平对比（06年总公司测试）,一、概述,2006年底总公司各油田抽测情况,一、概述,2006年底总公司抽测情况,一、概述,中石化油田机械采油系统（
3、抽油机井）测试结果,一、概述,抽油机井系统效率与油井本身的条件有密切的关系，在油井条件一定的条件下，它与技术装备、机泵杆设计、日常管理工作存在密切关系。因此，抽油井系统效率高低不仅反映了系统能耗的大小，而且也综合地反映了油田的技术装置和技术管理水平的高低。,汇 报 提 纲,六、目前存在的主要问题,二、影响机采系统效率因素分析,一、概述,三、提高抽油机系统效率的有效途径,四、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析,五、现场应用实例,八、结论与认识,七、下步工作,二、影响机采系统效率因素分析,抽油机井动力传递,变压器,控制柜,1、影响机采效率理论因素分析,抽油机井系统效率构成：,悬绳器,系统效率为以
4、上各组成要素的乘积：即,一有效载荷系数；5 一盘根盒效率；1一电动机效率；6一抽油杆效率；2一皮带效率 7一抽油泵效率；3一四连杆机构效率 8一管柱效率。4一减速箱效率；,1、影响机采效率理论因素分析,二、影响机采系统效率因素分析,抽油机输入能量在转化和传递过程中，能量的损失直接影响到系统的地面效率，可分为四部分：电机部分的损失 P：包括热损失和机械损失皮带部分的损失 P：主要是传动中的摩擦损失齿轮减速箱部分损失 P：主要是传动中的摩擦损失四连杆机构部分损失 P：轴承摩擦损失钢丝绳变形损失,要使地 上升只有使P下降,地面系统能量损失,二、影响机采系统效率因素分析,1.影响地面系统效率因素分析,
5、（1）电机：电机效率与电机类型、电机质量、抽油机平衡、电机匹配、电机老化等有关。其中电机类型、电机的匹配和抽油机的平衡度是影响电机效率的主要因素。（2）皮带传动：采用三角皮带传动时，由于弹性方面的原因，产生弹性变形能量损失，不可避免地要出现相互错动、打滑和震动，造成部分能量损失。皮带传动效率与皮带松紧、两轮对正度、轮轴同心度有关，其中皮带的松紧度是影响皮带转动效率的最重要因素。,二、影响机采系统效率因素分析,1.影响地面系统效率因素分析,（3）四连杆机构：在抽油井四连杆机构中共有三副轴承和一根钢丝绳，四连杆机构效率与轴承摩擦力损失及驴头钢丝绳变形损失有关。因此轴承是否润滑，钢丝绳的变形程度大小
6、是影响四连杆效率的主要因素，因采油队一般都实施了严格的保养制度，所以其出问题少，对机采系统效率影响较小。（4）减速箱：减速箱中一般有三对人字齿轮，齿轮在传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就要发生摩擦，产生能量损失，同时，三副轴承也要产生摩擦损失。影响减速箱效率的主要因素是齿轮及轴承的润滑度。一般其出问题少，对机采系统效率影响较小。,二、影响机采系统效率因素分析,1.影响地面系统效率因素分析,（5）抽油机平衡：平衡率较差时，电机会在冲程周期运行的某一时间段出现做负功（即发电）现象，根据电能机械能电能的转化过程，转化效率只有50%，即电机做1千瓦时负功，电网系统需要消耗2千瓦时。抽油机平衡是影
7、响电动机效率，进而影响系统效率的重要因素。,二、影响机采系统效率因素分析,井下部分能量损失主要在盘根盒，抽油杆，抽油泵及管柱的摩擦中。盘根盒部分的损失P5：主要是摩擦损失抽油杆部分的损失 P6：主要是摩擦损失抽油泵部分损失 P7：包括机械摩擦损失、容积损失、水力损失管柱部分损失 P8：包括容积损失、水力损失,要使井上升只有使P下降,井下系统能量损失,二、影响机采系统效率因素分析,2.影响井下系统效率因素分析,（1）盘根盒：盘根盒过紧、井口偏中会造成悬点载荷增加，磨阻增大，效率降低。影响盘根盒效率主要因素是盘根盒的松劲度以及驴头井口对中程度。（2）抽油杆传动：井斜、抽油杆及油管弯曲会造成抽油杆磨
8、阻增加，能耗增大，冲程、冲次、泵径匹配不合理，杆速增加，也会造成传动效率下降。冲程冲次泵径匹配不合理和抽油杆及油管的弯曲是影响抽油杆转动效率的两个主要因素。,二、影响机采系统效率因素分析,2.影响井下系统效率因素分析,（3）抽油泵：抽油泵功率损失主要包括机械摩擦损失功率、抽油泵容积损失功率和抽油泵水力损失功率。抽油泵机械摩擦损失功率及水力损失功率由泵的结构等决定，在粘度不高的情况下一般很小，抽油泵效率与泵充满系数（即通常说的泵效）密切相关，也与泵的漏失量密切相关，影响抽油泵效率的主要因素是泵效及漏失量，在供液不足的油井中，泵的充满系数与生产参数密切相关。（4）管柱：管柱功率损失包括容积损失和原
9、油沿油管流动引起的功率损失（即水力损失）组成，在管柱不漏的情况下，影响管柱效率的主要因素是泵挂深度、原油粘度、结蜡程度等。,二、影响机采系统效率因素分析,二、影响机采系统效率因素分析,二、影响机采系统效率因素分析,汇 报 提 纲,六、目前存在的主要问题,二、影响机采系统效率因素分析,一、概述,三、提高抽油机系统效率的有效途径,四、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析,八、结论与认识,七、下步工作,五、现场应用实例,三、提高抽油机系统效率的有效途径,提高抽油机系统效率的有效途径,根据上面的分析，提高系统效率主要有两个方面，即提高地面系统效率和提高井下系统效率。提高地面系统效率也就是提高电机效率和
10、提高抽油机效率；提高井下系统效率主要从优化生产参数方面着手，下面是提高地面、井下系统效率的对策图。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,三、提高抽油机系统效率的有效途径,三、提高抽油机系统效率的有效途径,1、提高电机效率：,（一）提高地面系统效率,目前我厂抽油机井使用的部分电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。全厂抽油机井平均装置利用率24.87%，平均功率因数 0.448，低 压电机平均功率因数平均不足0.35，电机经多次维修且严重老化的电机占35%以上，部分电机效率低于80%。
11、,地面系统效率由电机效率、抽油机效率组成。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,普通三相异步电动机一般在负载率85时效率最高，电机的负载率及其特征曲线见下图，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。,（1）合理匹配电机,三、提高抽油机系统效率的有效途径,对于电机匹配不合理、大马拉小车现象，若有针对性地进行更换小电机工作，可降低电机运行无功功率，降低电机空载运行有功功率，提高电机功率因数，降低有功耗能，提高效率。下图说明了系统效率随着电机功率利用率的提高而提高。,（1）合理匹配电机,三、提高抽油机系统效率的有效途径,多年来抽油机的拖动电机一直采用通用Y系列三相异步电机，这种电机
12、在额定功率的85运行时，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。抽油机的扭矩特点是波动较大，且存在负扭矩，因此Y系列电机经常不在最佳状态下运行。通用Y系列三相异步电机启动转矩倍数只有1.8-2.0倍，因此，选用电动机时考虑到启动、摘负荷和在冲程周期内载荷变化大等因素，不得不提高装机功率，造成运行时的“大马拉小车”现象。抽油机节能电动机应该具有以下特点：在较宽的载荷率下工作效率较高，在低负载率时效率较高；要有一定过载能力；启动扭矩要大；功率因数高。,（2）应用高效电机,三、提高抽油机系统效率的有效途径,节电电机种类,三、提高抽油机系统效率的有效途径,节电电
13、机种类,抽油机专用永磁同步电机 原理及优点：效率高，启动转矩大，功率因数高，运行电流小。可呈容性或感性负载运行，这一特性最大限度的减少线路损耗，减少线路压降，提高供电质量。目前已有一定规模的使用，是最有发展前景的电动机。缺点：负载率较低时，功率因数受电压的影响较大。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,节电电机种类,16极永磁电机 原理及优点：是新研制的产品，该电机同步转速375转/分，是降低低产量井冲次的最理想电机。该电机与齿轮减速电机相比具有功率因数高，运行维护费用低。缺点：体积大，价格高。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,节电电机种类,双功率电机 原理及优点：两个电机同时启动，启动后，根
14、据负载情况自动确定大功率还是小功率段运行。电机启动电流小，启动转矩小，启动时的电压降小。缺点：配电柜需加装集成电路控制板，使控制线路复杂，维修困难。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,节电电机种类,高转差电机 原理及优点：启动转矩大、电流小，启动时的电压降较小。无功节电较明显，功率因数有所提高，电机功率也有所提高。缺点：转差大，电机易发热，夏天因发热电机烧坏的较多。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,节电电机种类,齿轮减速电机 原理及优点：输出转速很低，180300转/分，齿轮传送效率较高。在低产液量井上使用效率提高特别明显，体积小重量轻，价格低，电机额定功率大幅下降45个功率等级。缺点：有机
15、械减速部分，每年有部分的维护工作量。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,节电电机种类,电磁调速电机 原理及优点：一部分是普通的Y系列电动机，另一部分是电磁调整部分。调速较容易。缺点：体积大，重量大，成本高，电磁调整系统要多耗一部分电能。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,节电电机种类,磁阻电机 原理及优点：速度调整非常方便，比较容易调整抽油机的冲次，电机本身效率高，但控制柜、电动机合在一起测试效率不高。目前有小规模的试用。缺点：控制线路复杂，产生谐波分量较大引起变压器的电压波形畸变；噪声很大。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,节电电机种类,直线电机 原理及优点：电机的旋转运动变成了直线运动，
16、电机支架取代了抽油机；电机直接拖动抽油机杆上下往复运动，省去了所有的减速传动设备；占地面积较小。缺点：电机自身效率较低，控制线路复杂，产生谐波分量较大,引起变压器的电压波形畸变；价格较高。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,稀土永磁同步电动机在机采系统的应用,（2）应用高效电机,三、提高抽油机系统效率的有效途径,永磁电机转子,三、提高抽油机系统效率的有效途径,永磁电机端面结构示意图,三、提高抽油机系统效率的有效途径,1、永磁电动机的发展过程,小功率永磁电动机有20多年的历史，但大于10kW的永磁电机在抽油机上试用不超过10年。在抽油机上试用是从99年开始。到2001年在我厂已经小规模的使用。目
17、前，已较大规模的应用。2007年7月在胜利油田桩西采油厂验证了永磁电机在正常使用的情况下，基本不存在自然失磁。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,2、2002年以前永磁电机存在的不足,a.启动电流大b.低载时，部分电动机功率因数较低c.部分电动机转子温升高，出现失磁现象d.电动机的电压使用范围较小e.负载性质不稳定f.牵入同步转矩和失步转矩较小g.电动机的反电势点离散性太大,三、提高抽油机系统效率的有效途径,、2002年以后新研制的抽油机专用永磁电动机的特点,1）启动性能指标2）在抽油机上使用，转子温度不高于100；3）失步转矩应达到额定转矩的2.2倍以上。4）额定电压为380V和1140V两
18、种，可在提压25%的冲击电压工况下进 行启动，6秒左右为额定电压运行。5）较宽的电压使用范围，10%6）转子的温度可在现场进行测试。7）转子轴承可不停机加油。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,4、永磁同步电机现场的工作特性,启动转矩大，失步转矩应达到额定转矩的2.2倍以上；当定子电压（供电电压）高于电机的临界反电势时，电机呈现感性负载；当定子电压低于电机的临界反电势时，电机呈现容性负载。电机的定子电压等于或近似等于其临界反电势时，电机无功功率最小，功率因数最高。负载率较低时，功率因数随外加定子电压偏离临界反电势的增大而减小.随负载率的增大，电压变化对功率因数的影响逐渐减弱，当负载率大于40%
19、时，电压变化对功率因数的影响很小。在定子电压一定时，电机的负载率越低功率因数越低。电机空载临界反电势近似等于空载反电势，随着负载的增加临界反电势逐渐下降，在抽油机的工况状态下下降约2.5%Ue。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,5、使用永磁电动机应注意的问题,1、严格筛选永磁体和电机生产厂家，定子要有冷轧材料；磁缸由N33提高到N352、适当加大永磁同步电机的轴径和轴承，且选用锥轴，如30KW电机应选用55KW轴径3、正确设置空载反电势：要在电机名牌上标示电机空载反电动势，如：380V5V4、合理选择配套变压器5、确保呈容性功率因数运行（供电电压稍低于临界反电势）6、严禁抽油机拖动永磁同步电
20、机自由高速运转（和电网相连时，发电电压和频率不会改变，但断开电网时发电电动势会很高，可能会使电机瞬间脱磁而烧毁电机）。7、Y系列电动机和Y系列变压器不宜重复修，应买新产品更节约成本。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,抽油机的平衡度对地面系统效率影响很大，抽油机运行不平衡，会造成电动机运行电流和功率因数波动过大，甚至造成电动机在冲程某一阶段出现做负功现象，造成不必要的电耗。抽油机调平衡主要有如下两种表示方法：,（3）提高抽油机平衡度,三、提高抽油机系统效率的有效途径,A、电流法调平衡：电流法调平衡是按照“上、下冲程最大电流相等”法则，相当于“上、下冲程中减速器曲柄的最大净扭矩相等”法则。图2-
21、2是实测抽油机平衡度与能耗关系曲线，由此看出，当以I下I上来表示平衡度时，平衡度为80%100%时能耗最低。而且欠平衡较过平衡省电。B、功率法调平衡：功率法调平衡是按照“上、下冲程电机作功相等”法则，接近“均方根功率（扭矩）最小”法则。电流法调平衡，是传统的调平衡方法。但通过理论研究和测试实践，电流平衡的抽油机并不一定能耗最低，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、下冲程电机消耗功率应该相等，我们可以通过测得电机功率曲线，通过计算，利用功率法调平衡以达到最佳的节能效果。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,上面两图是双河油田J6-805井的测试电流功率曲线图，由图可以看出，如
22、果从电流曲线看，该井是相当平衡的，电流平衡度82%；但从功率曲线看，下冲程做负功，由平衡块带动电机发电，功率平衡度-41%，是一种严重不平衡的情况。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,实际上，抽油机平衡调整的最终目的有两个，一是保证抽油机安全运行，二是节能。从保证抽油机安全运行的角度看，调平衡就是要使减速箱输出扭矩最小。从节能角度看，就一台具体的抽油机而言，机械传动损失与电动机的固定损耗是相对不变的，电动机的变动损耗与电流的平方成正比，要是抽油机最节能，就是要使电动机的变动损耗最小，也就是均方根电流最小、均方根功率最小。因此，功率法调平衡就是按照均方根功率最小的原则，通过调整平衡块重心的位置，
23、使上冲程与下冲程消耗电能近似相等，达到最节能的效果。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,对于负功率明显的抽油机，由于电动机将电能转换成平衡块机械能的效率一般是70%80%，平衡块机械能再带动电动机发电，效率一般也为70%80%，这样电能机械能电能的总效率约为50%65%。功率法平衡需要测试功率曲线，计算方法较为繁琐，主要通过软件实现，但从提高机采系统效率来说，功率法较电流调平衡误差小。它是今后调整抽油机平衡的主要方法。“电流平衡度”对于较高功率因数的抽油机的平衡有一定指导意义，对于功率因数极低及部分供液不足的抽油机井，电流平衡度没有指导意义，这时应使用功率平衡度。,三、提高抽油机系统效率的有效
24、途径,2、提高抽油机效率：,（1）推广应用高效抽油机,皮带抽油机泵效高:该机冲程长，冲次小，泵的充满系数高。工况好:因皮带具有吸收振动的作用，换向平稳，冲次慢，所以机泵惯性载荷，动载荷小。节能节电:由于该机扭矩臂仅0.46m，对抽油机扭矩要求较小，又因为匀速运动，换向时瞬间加速，平衡效果好，所以需电机功率小，节能节电效果好。与普通游梁抽油机相比节电效果明显（10以上），总机效率高。调整平衡方便（每块15公斤），后期投入维护费用低。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,2、提高抽油机效率：,（1）推广应用高效抽油机,双驴头抽油机：同常规型抽油机结构基本一样，但将曲柄上的平衡重转到另一侧的驴头上，载
25、荷的周期性变化小，电机匹配小，节能效果好。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,（2）强化抽油机保养，降低机械摩擦损耗 在能量传递过程中，抽油机的能量损失在摩擦损耗中，因此，强化抽油机维护保养，降低机械摩擦损耗，是提高抽油机效率的重要方面。主要包括电机、抽油机、井口各运动摩擦部位的润滑、校偏、皮带轮“四点一线”、皮带松紧调整及更换磨损严重变速箱等。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,（二）提高抽油机井井下系统效率的途径,三、提高抽油机系统效率的有效途径,1、优化抽吸参数 抽汲参数对地面效率及系统效率都有一定的影响。研究与试验表明，在众多的抽汲参数中，抽油机冲次和冲程s、泵径、下泵深度以及抽油杆尺
26、寸d对系统效率（特别是井下效率）影响较大。一般来讲，,抽油机冲次和冲程s、泵径、沉没度（下泵深度）影响抽油泵效率和抽油杆传动效率，沉没度及管杆径比影响管柱效率。,对于一口具体的抽油机井，在满足提液需要的情况下，应选择最优参数，通过抽吸参数优化，降低减速箱扭矩，降低电机负荷与抽油机负荷，提高系统效率。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,1）提高泵效泵效是影响系统效率的重要方面。一般而言，在保证产液量的前提下，应尽可能选择较大泵径、长冲程、低冲次、合理泵深；但对于供液严重不足的油井，在保证产液量不降前提下，应通过调小生产参数（冲次、冲程、泵径）、加深泵挂、间歇开抽、油管锚定等措施提高抽油泵效，提高
27、系统效率；对于非正常漏失严重的油井，需要及时检泵提高泵效。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,提高泵效主要采取以下措施：调小生产参数：通过减小冲次（冲程），调小泵径，提高泵效。加深泵挂：通过加深泵挂，增大生产压差，提高地层供液能力，提高产液量，提高泵效。间歇开抽：日产液量10m3/d以下的严重供液不足井，可以通过间歇生产的方式，提高泵效。间歇生产必须通过测试液面恢复情况，摸清间开周期，在保证日产液量不减的情况下，提高机采系统效率。油管锚定：抽油泵的上下运动会造成抽油杆、油管的上下伸缩，增加冲程损失，降低泵效，在重负荷深抽井比较严重。通过油管锚定，可以减小油管的伸缩，提高泵效。另外，在某些油井，
28、油管锚定还可以减小油管的弹性弯曲，减小杆管的偏磨，减小摩擦阻力。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,调速（低速）技术种类,机械减速装置12极、16极低速电机在抽油机上使用变频器间歇抽油控制器普通电机与机械减速一体的超低电机磁阻电动机电磁调速电动机直线电动机,三、提高抽油机系统效率的有效途径,选用低速技术应注意的事项,A.电磁调速电机的效率随转速的降低而急剧下降，即抽油机的冲次越低电磁调速电机自身损耗越大，电能的浪费也就越高；B.机械减速轮，变频器与变频电机匹配，低速16极永磁电动机、齿轮减速电机是替代电磁调速电机最有效的节电技术。节电效果显著。C.变频器自身存在一定的损耗，在冲次不变的情况下，
29、使用变频器比不使用变频器多耗电约5%。因此，如果更换低速电机的皮带轮能满足冲次调整的需要，则尽量不采用变频器。只有那些频繁调节抽油机冲次和光杆缓下的抽油机井，才应用变频器。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,D.尽管变频器种类较多，但在抽油机冲次相同的情况下节电效果差别很小，也就说，抽油机上应用变频器节电效果不取决于变频器的类型，只取决于调整前后抽油机的工况。E.由于变频器是强电和弱电一体的电子技术产品，技术复杂程度高，井场电工维护困难。因此，在野外抽油机井上批量应用，其可靠性、稳定性目前还没有定论，需要一定时间的跟踪实验。F.对产液量较低，抽油机的冲次调整不太频繁的井，直接选用低速12极、1
30、6极永磁同步电机或机械减速装置节电效果最佳，不应再加装变频器。,选用低速技术应注意的事项,三、提高抽油机系统效率的有效途径,2）优化沉没度：,沉没度对泵效及系统效率影响很大，沉没度过大造成抽油机上下行程悬点载荷增加，磨阻增大，管柱效率降低，地面能耗增加；沉没度过小会降低泵效。泵挂深度变化时，油井产液量随下泵深度的增加，有先上升后降低的规律。沉没度过大，不但对提高产量无益，反而会增加悬点载荷，增大电机负荷，降低系统效率，在现场生产中当动液面确定时，沉没度的选择直接决定泵挂深度，因此，合理选择沉没度对油井系统效率的提高十分重要。在参数优化设计中，优化沉没度是提高机采系统效率的重要方面。高沉没度油井
31、可以通过上提泵挂，降低悬点载荷提高系统效率。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,3）优化抽吸参数及合理管杆组合,参数优化的原则是以产液量不降为前提条件，以能耗或油井生产成本最低为目标，对油井生产的主要参数进行最优化设计。供液充足的油井，按照大泵径、长冲程、低冲次、合理沉没度的组合原则优化生产参数；供液严重不足的油井，按照小泵径，深泵挂，低冲次的原则，对现有抽油机井进行重新优化设计。杆管组合也是优化设计的重要方面，不合理的杆管组合对系统效率有一定影响。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,4）应用软件优化生产参数,目前应用的生产参数优化设计软件有三个，如PEOffice软件、机采井系统优化设计软件
32、（石油大学）、EffStar抽油机井效率评价软件（北京枫火公司），都可实现参数优化设计及井下杆管设计。但有所偏重，PEOffice软件、机采井系统优化设计软件偏重于数值模拟（仿真）的思路；EffStar抽油机井效率评价以现场电力测试、示功图测试为基础，结合相关理论模型，对油井设备、生产参数及井下杆管进行优化设计。尤其是功率法平衡、无功补偿、电机匹配、电力曲线分析等功能为油井地面设备优化提供依据。优化设计软件我们进行参数优化的有效工具，对于现场经验不很丰富的设计人员，软件设计更是不可或缺的。,三、提高抽油机系统效率的有效途径,2、防蜡降粘技术：对结蜡严重的油井实施清防蜡降粘，可提高管柱效率和抽油
33、杆传动效率。3、合理调整盘根松紧度：光杆与盘根盒间的摩阻大小直接影响功率损失。现场示功图测试结果证明，部分油井盘根盒密封过紧或盘根盒与光杆的对中性差时，光杆上、下行程中摩阻的增加可引起驴头悬点负荷变化1-2吨左右，这样最大、最小悬点载荷差值变大，抽油机功率损失增加8%-15%，引起系统效率降低。因此，合理调整盘根的松紧度是降低悬点载荷，提高系统效率的重要措施。,（三）、提高双河油田机采系统效率技术思路,1、提高电机效率：调整抽油机平衡 合理匹配电机 应用高效电机2、提高抽油机效率：应用高效抽油机 加强抽油机井日常管理，强化抽油机保养，降低机械摩擦损耗,提高地面系统效率,三、提高抽油机系统效率的
34、有效途径,1、优化生产参数1）提高泵效：调小生产参数：冲程、冲次、泵径 加深泵挂 间歇生产 油管锚定2）优化沉没度3）优化抽吸参数及杆管组合2、科学清防蜡3、合理调整盘根松紧度,提高井下系统效率,三、提高抽油机系统效率的有效途径,汇 报 提 纲,六、目前存在的主要问题,二、影响机采系统效率因素分析,一、概述,三、提高抽油机系统效率的有效途径,四、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析,八、结论与认识,七、下步工作,五、现场应用实例,四、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析,目前全厂平衡合格率为83.1，有176口井初在平衡调整范围内，平衡达标可平均节电35%。,1、提高平衡率的潜力：,四、采油厂
35、机采系统效率现状调查及潜力分析,抽油机井装置功率利用率分布,2、优化电机功率匹配的潜力,四、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析,目前全厂负载率低于20%的油井有317口，这部分井的功率因数一般都低于0.3，通过应用高效电机（永磁同步电机）及优化电机功率匹配，平均有功节电可达5%以上，平均综合节电可达15%以上，实施后预计年可节电660104kw.h。,2、优化电机功率匹配的潜力,四、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析,3、加强抽油机管理的潜力,抽油设备管理工作对系统效率提高影响很大，包括：设备润滑保养、电机匹配、皮带胀紧、盘根盒松紧、驴头对中、皮带轮调整等方面，可有效提高机采系统效率。,四
36、、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析,4、提高泵效的潜力：目前全厂泵效低于40%的井有237口，其中泵效低于25%的井有125口。若能消灭25%以下泵效，这部分井平均系统效率可提高25个百分点，同时可大幅度延长检泵周期。,四、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析,5、优化抽汲参数组合的潜力：,目前全厂共有参数搭配不合理的井60余口，冲程最小1.5米而冲次9次，按大泵径长冲程低冲次的原则重新组合生产参数，不仅可达到平均10%以上节电效果，同时还可减小杆管磨损，延长检泵周期。,四、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析,6、优化沉没度的潜力,目前采油一厂沉没度在5001000米抽油井有107口；大
37、于1000米的油井有35口，这些井需要优化沉没度来提高效率。,汇 报 提 纲,六、目前存在的主要问题,二、影响机采系统效率因素分析,一、概述,三、提高抽油机系统效率的有效途径,四、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析,八、结论与认识,七、下步工作,五、现场应用实例,五、现场应用实例,1、提高地面系统效率：,在两个方面实施了针对提高地面系统效率的措施：提高电机效率 提高抽油机效率,以双河油田为例：20042006年在提高机采系统效率方面所做的主要工作如下：,(1)提高电机效率,三年来，双河油田累计实施调平衡措施927井次，平衡合格率由66提高到87，平衡不合格井由173口下降到66口，平均系统效
38、率提高1.84%，累计节电118.9104kw.h。（调前电机平均有功功率13.69KW，平均有功节电率5.62，调平衡平均有效期3个月）,197,321,409,2004年,2005年,2006年,调平衡井次,调整抽油机平衡：,双401井是双河油矿的一口机采井，55mm 4.8m4次/分生产，日产液51方，调平衡后有功节电率16%。,典型井,调整抽油机平衡：,应用功率法调平衡技术 电流法平衡，是传统的调平衡标准（极值点平衡）。但通过理论研究和测试实践，电流平衡的抽油机并不一定能耗最低，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、下冲程电机消耗功率应该相等，电流法平衡表示的是瞬间
39、值的平衡，功率法平衡表示的是一个过程的平衡。一般来说每口井都有节电的平衡度最佳点，我们可以通过测得电机功率曲线，经过计算，利用功率法调平衡以达到最佳的节能效果。,功率法计算方法较为繁琐，我们用优化软件实现，从提高机采系统效率来说，较电流调平衡误差小。在有条件的前提下，尽可能采用此方法。,调整抽油机平衡：,应用功率法调平衡技术,调整抽油机平衡：,(1)电流不平衡、功率不平衡井：,应用功率法调平衡技术,调整抽油机平衡：,(1)电流不平衡、功率不平衡井：,由H6-106井功率法调平衡前后对比可知：调整前：电流平衡度60，功率平衡度2，有功功率7.49kw。调整后：电流平衡度79，功率平衡度53，有功
40、功率6.93kw。对于功率、电流都不平衡的井，调整后二者平衡度都有所上升，消除了部分负功发电现象，这部分油井采用功率法、电流法调平衡都可以取得较好的效果。,应用功率法调平衡技术,调整抽油机平衡：,(2)电流平衡、功率不平衡井：,调整抽油机平衡：,应用功率法调平衡技术,由K479井功率法调平衡前后对比可知：调整前：电流平衡度100，功率平衡度19，有功功率12.15kw。调整后：电流平衡度133，功率平衡度68，有功功率11.56kw。在电流平衡、功率不平衡的情况下，抽油机运行并不节电，应用功率法调平衡后，电流平衡度有可能降低，但取得了较好的节电效果，这部分油井应采用功率法调平衡。对于供液不足发
41、生液面撞击等情况的油井，这时候电流平衡度是一种假象，功率平衡度才真实反映了抽油机运行状态。,(2)电流平衡、功率不平衡井：,调整抽油机平衡：,应用功率法调平衡技术,功率法平衡适于全部抽油机井，但测试电力曲线比较麻烦；正常生产的大多数油井，电流法调整和功率法调整是一致的；但对于功率因数很低及供液不足发生液面撞击等情况的油井，这时候电流平衡是一种假象。,对于难以实现平衡的井：应用了复合平衡技术和超越离合器动态平衡技术，都见到了较好的效果。,调整抽油机平衡：,20042006年优化电机匹配107口井，降低额定装机功率2050kW；功率因数平均提高0.11；平均有功节电率3.09%，平均综合节电率7.
42、3%，平均系统效率提高1.13%，累计节电90.1104kw.h。（调前电机运行平均有功功率9.7KW，平均运行时间495天）,合理匹配电机功率,合理匹配电机，降低电机额定功率,根据抽油机的工作特性，要求电动机能够满足启动扭矩大、有一定承受过载的能力、在较宽的负荷率下工作效率较高，因此应用永磁同步电动机和超高转差率电机较为理想。,2004-2006年双河油田共推广应用永磁同步电动机81台。从测试结果和实际使用情况来看，取得了较好的节能效果。2005年通过对9口油井测试结果前后对比：平均有功节电率达6.21%，平均综合节电率达19.75%，平均系统效率提高2.26%，累计节电216.48104k
43、w.h（调前电机运行平均有功功率15.98KW，平均运行时间442天）,应用高效电机,部分井同步永磁电动机节能效果对照表,应用高效电机,(2)提高抽油机效率,推广应用皮带抽油机,皮带抽油机具有长冲程、低冲次、运行平稳、效率高等优点，2006年以来在新建油井上逐步得到推广应用。目前全厂应用25台（双河油田5台）。,(2)提高抽油机效率,加强抽油机管理，降低摩擦损耗,2、提高井下系统效率：,五、现场应用实例,20042006年优化抽油机冲次221井次：其中推广应用减速装置调冲次44井次；推广应用12极电机调冲次53井次；应用皮带轮调小冲次93井次。实施后平均泵效提高11.46，平均系统效率提高4.
44、68%，平均有功节电率26.55%，累计节电426.64104kw.h。（调前电机运行平均有功功率11.34KW，平均运行时间267天）,（1）提高泵效,优化冲次,2、提高井下系统效率：,对冲次需要调至3次以下的低液量油井应用抽油机减速装置，实施44井次。,应用抽油机减速装置,（1）提高泵效,减速装置调参节能效果对比表,（1）提高泵效,8-156井安装减速装置前后功图对比,减速装置是将抽油机冲次调至3次以下最主要最经济的手段，但对于重负荷油井，冲次调至2次以下时仍存在电机轮包角过小，皮带滑动烧皮带的问题,（1）提高泵效,十二极电机调参节能效果对比表,（1）提高泵效,J9-808井安装12极电机
45、前后功图对比,（1）提高泵效,优化泵径,对于供液严重不足的油井，通过加深泵挂，调小泵径提高泵效可降低悬点载荷，增加产液量，降低单耗。20042006年双河油田实施换小泵及加深86井次，平均日增液3.84m3/d，平均泵效提高18.05，平均系统效率提高5.12%，平均综合节电35.38%，累计节电248.68104kw.h。（调前电机运行平均有功功率12.27KW，平均运行时间345天）,（1）提高泵效,部分油井优化泵径及加深效果,（1）提高泵效,T5-137井换小泵加深前后功图对比,（1）提高泵效,油井间开措施,对于日产液量低于10m3/d供液严重不足的油井，泵效很低，为提高泵效，降低能耗，
46、20042006年双河油田共实施间歇开抽76井次，在平均日产液基本保持不变，平均单井泵效提高13.49%，单井平均日节电99.1KW.h，平均提高系统效率4.58%，综合节电率38.57%，累计节电91104kw.h。（调前电机运行平均有功功率9.23KW，单井次平均运行时间140天）,（1）提高泵效,部分油井间开效果,（1）提高泵效,优化沉没度,沉没度过小，影响泵的充满系数，降低泵效和产液量。而沉没度过大会造成抽油机悬点载荷增加，管柱效率及抽油杆传动效率降低，降低系统效率，为此我们进行了最佳沉没度的研究，寻找最佳点。,（2）优化沉没度,通过对双河油田全部机采井沉没度与泵效关系的统计，沉没度最
47、佳值为150200米，考虑到动液面波动，合理沉没度应确定为200300米。,（2）优化沉没度,20042006年双河油田对沉没度大于600米的油井实施上提泵挂措施76井次，对比检测结果，平均上提泵挂279米，平均日产液量基本保持不变，平均综合节电19.44%，平均系统效率提高5.26%，累计节电145.25104kw.h。（调前电机运行平均有功功率13.15KW，平均运行时间312天）,（2）优化沉没度,部分油井优化沉没度效果,（2）优化沉没度,（2）优化沉没度,H11-147井优化沉没度前后功图对比,典型井：,作业上提泵挂沉没度由1489 m上提至1009m。,采用长冲程低冲次、大泵径浅泵挂
48、的参数以及合理管杆组合能够有效减少惯性载荷与摩擦载荷，提高系统效率。20042006年在51口井上实施参数优化组合，对比检测显示，优化前后产液量基本不变，平均有功节电率18.89%，平均系统效率提高5.73%，累计节电55.1104kw.h。（调前电机运行平均有功功率13.69KW，平均运行时间271天）,（3）优化抽吸参数,部分油井优化参数匹配效果,（3）优化抽吸参数,部分油井杆管泵冲程冲次全面优化前后效果对比,（3）优化抽吸参数,（4）油井防蜡降粘，减缓负荷增加,为减小因结蜡对井下系统效率的影响，开展了油井防蜡技术研究，通过对双河油田289口防蜡井进行了防蜡方式，药剂种类、加药量和加药周期
49、的优化，药剂有效时间比例得到大幅度提高，有效地减轻了抽油机悬点载荷上升。,加药量和加药周期的优化前后指标对比,（4）油井防蜡降粘，减缓负荷增加,防蜡措施前后T219井功图对比,（4）油井防蜡降粘，减缓负荷增加,盘根盒密封过紧及偏磨都会增加抽油机悬点载荷，试验证明，摩阻的增加可引起驴头悬点负荷变化1吨左右，功率损失增加8%-15%，电机功率会增加0.51.5kw，系统效率降低1个百分点。,（5）合理调整盘根盒松紧度,（6）油管锚定措施,为了减少冲程损失，减轻杆管的偏磨，对重负荷油井实施油管锚定技术，20052006年双河油田共实施油管锚152口井，平均泵效提高5.75%，平均有功节电率7.86%
50、，平均系统效率提高2.38%，累计节电59.87104kw.h。（锚前电机运行平均有功功率16.91KW，平均运行时间126天）,部分油井油管锚定措施效果对比,双 河 油 田 三 年 来 取 得 效 果,（五）现场应用实例,双河油田20042006年主要措施及效果统计,（五）现场应用实例,（五）现场应用实例,有杆泵系统机采效率经济效益分析,汇 报 提 纲,六、目前存在的主要问题,二、影响机采系统效率因素分析,一、概述,三、提高抽油机系统效率的有效途径,四、采油厂机采系统效率现状调查及潜力分析,八、结论与认识,七、下步工作,五、现场应用实例,六、目前存在的主要问题,1、部分油井抽油机配置不合理,
