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抽油机井系统效率测试抽油机井系统效率测试 计算与分析计算与分析 二一二年七月 宣 贯 教 材 目 录 第一章 简要介绍 第二章 定义、术语 第三章 抽油泵 第四章 示功图分析 第五章 指标要求 第六章 测试与计算 目录 第七章 注意事项 第 三 章 术 语 和 定 义 第一章 简要介绍 第 三 章 术 语 和 定 义 1底座 2支架 3悬绳悬绳 器 4驴头驴头 5游梁 6横梁轴轴承座 7横梁 8连连杆 9曲柄销销装置 10曲柄装置 11减速器 12刹车车保险险装置 14电动电动 机 15配电电箱 第一章 简要介绍 第 三 章 术 语 和 定 义 游梁式抽油机代号 CYJ 常规型 CYJQ 前置型 悬点额定载荷 光杆最大冲程 平衡方式 减速器额定扭矩 减速器结构型式代号 H-圆弧齿轮 B曲柄平衡 Q气动平衡 F复合平衡 Y- 游梁平衡 抽油机代号的表示 第一章 简要介绍 第 三 章 术 语 和 定 义 主要工作参数：泵径、冲程、冲次。 泵径：指深井泵活塞直径的名义尺寸。 冲程：一般指光杆在上、下死点间的移 动距离。有效冲程是指活塞在泵筒中一 行程的长度。 冲次：驴头每分钟上、下运动的次数。 如何选择合理工作参数：当抽油机已选 定，并且设备能力足够大时，在保证产 量的前提下，应以获得最高的泵效为基 本出发点来调整参数。在保证活塞直径 、冲程、冲次的乘积不变时，可任意调 整3个参数。但冲程、冲次、活塞的组 合不同时，冲程损失不同。 一般采用小泵径、大冲程、小冲次， 可减小气体对泵效的影响；对油比较稠 的井，一般采用大泵径、大冲程、低冲 次；对连抽带喷井则选用大冲次快速抽 汲，增强诱喷作用。 第一章 简要介绍 第 三 章 术 语 和 定 义 筛管和丝堵是防止有异物进泵。 井下管柱图 第一章 简要介绍 第 三 章 术 语 和 定 义 动液面：抽油机井在生产过程 中油套管环形空间中的液面深 度叫动液面。（动液面深度： 表示井口到动液面的距离） 静液面：抽油井关井后，油套 管环形空间中的液面逐渐上升 到一定位置，而且稳定下来， 这时的液面的深度叫静液面。 （静液面深度：从井口到液面 的距离） 沉没度：泵深与动液面的差值 。 L:下泵深度（泵挂） Lf:动液面深度 Ls:静液面深度 hs:沉没度 第一章 简要介绍 第 三 章 术 语 和 定 义 l机械采油井的输入功率 ：拖动机械采油设备的电动机的输 入功率。 l抽油机井的光杆功率 ：光杆提升液体并克服井下各种阻力 所消耗的功率。 l抽油机井的地面效率 ：光杆功率与电动机输入功率的比值 ，以百分数表示。 l井下效率：抽油机井的有效功率与光杆功率的比值。 l系统效率：有效功率与输入功率的比值。 第二章 定义、术语 第 三 章 术 语 和 定 义 l抽油机井的井下效率 ：抽油机井的有效功率与光杆功率的 比值，以百分数表示。 l机械采油井的系统效率 ：机械采油井的有效功率与输入功 率的比值，以百分数表示。 l机械采油井的平均系统效率 ：各种机械采油井总输了功率 与输入功率的比值，以百分数表示。 l有功功率-电能用于做功被消耗，它们转化为热能、光能 、机械能或化学能等，称为有功功率；又叫平均功率。交 流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平 均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的功 率，以字母P表示，单位瓦特。 第二章 定义、术语 第 三 章 术 语 和 定 义 无功功率 许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电 动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。 为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此， 所谓的“无功“并不是“无用“的电功率，只不过它的功率并不转化为机 械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需 要无功电源，两者缺一不可。无功功率单位为乏(var)。 视在功率 在电工技术中，将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积，称 为视在功率（apparent power），记为S=UI。 显然，只有单口网络完全由电阻混联而成时，视在功率才等于 平均功率，否则，视在功率总是大于平均功率（即有功功率），也 就是说，视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。 为以示区别，视在功率不用瓦特（W）为单位，而用伏安（VA ）或千伏安（KVA）为单位。 第二章 定义、术语 第 三 章 术 语 和 定 义 功率因数，在交流电路中，电压与电流之间的相位差()的余弦叫做 功率因数，用符号cos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视 在功率的比值，即cos=P/S。 有效功率-将井内液体输送到地面所需要的功率。 有效功率液量（m3/d）有效扬程液密9.81 86400 有效扬程动液面深度（油压-套压）1000 （油管吸入深度- 动液面深度）（液密-油密） 混合液密度9.81 液密 油机平衡度：下行电流与上行电流之比，以百分数表示。 泵排量系数（泵效）：实际产液量与理论排量的比值。 功力装置利用率：输入功率（有功功率）与额定功率的比值，以百 分数表示。 第二章 定义、术语 第 三 章 术 语 和 定 义 抽油泵主要由工作筒、衬套、柱 塞（空心的）和装在柱塞上的游 动凡尔（分上游动、下游动）（ 也叫排出凡尔）及装在工作筒下 端的固定凡尔（也叫吸入凡尔） 组成。 1游动动凡尔 2活塞 3衬衬套 4固定凡尔 第三章 抽油泵 第 三 章 术 语 和 定 义 第三章 抽油泵 第 三 章 术 语 和 定 义 第三章 抽油泵 第 三 章 术 语 和 定 义 深井泵的活塞在做往复运动： 1、当活塞到达下死点开始上行程的瞬间， 游动凡尔立即关闭，使活塞不连通。此时 ，光杆虽然在上移，但活塞相对于泵筒来 说，实际未动，这样就画出AB斜直线。（ 图1） 2、当弹性变形完毕光杆带动活塞开始上行 （B点）固定凡尔打开，液体进入泵筒并充 满活塞所让出的泵筒空间，此时，光杆处 所承受的负载，仍和B点时一样没有变化， 所以画出BC线。（图2） 3、当活塞到达上死点，在转入下行程的瞬 间，固定凡尔关闭，游动凡尔打开，活塞 上下连通。此时，油管伸长，抽油杆柱缩 短，光杆下行，活塞相对于泵筒没有移动 ，于是画出CD斜线。（图3） 4、当弹性变形完毕，活塞下行，行程快接 近死点时，固定凡尔关闭着，游动凡尔打 开，此时活塞上下连通，光杆上只承受抽 油杆在油中的重量，油管承受了全部液柱 重量，光杆所受负荷不变，所以画出DA线 。（图4） 第三章 抽油泵 第 三 章 术 语 和 定 义 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 从功图上看主要表现在活塞下行时，从图上CD1线的变化情况来看 ，由于有个活塞压缩气体的过程，光杆卸载较正常卸载缓慢，到了 D1点时，游动凡尔被打开。光杆载荷才降到最小理论值。因此，减 载线CD1较增载线AB1平缓，成为一条向右下方弯曲的弧线。弧线曲 率的大小，随着进入泵内气体压力的大小而变化。气体压力大，光 杆卸载快，弧线曲率小。反之，曲率大。曲率中心位于弧线的右下 方。这条弧线就是受气体影响的示功图的显著特征。（此类情况存 在油气比大或液面高） （1） 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 造成供液能力差的原因： 1、深井泵的工作制度或抽汲参数组合 不合理，泵的排出能力大于油层的供液 能力，造成沉没度太小，液体充不满泵 筒。 （结合检泵加深、降冲次等措施） 2、为防止砂、气体影响泵的正常工作 ，在泵的下边，接装的气锚、砂锚，当 砂、蜡或砂蜡共同进入砂锚或气锚后， 堵塞了部分或大部分进油孔道，致使液 体进入泵筒的流动阻力增大、流量变小 ，动液面升高，液体来不及在泵的进油 时间充满泵筒。 （2）供液不足示功 图 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 供液不足示功图 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 吸入部分漏失是指固定凡尔球与凡尔座配合不严，凡尔座锥体装配 不紧，凡尔罩内落入脏物或蜡卡着凡尔球等而造成漏失。 特点：1、卸载线的倾角比泵正常工作时要小些，漏失量愈大，则倾 角愈小；2、示功图的右上角的形状是比较尖的；3、示功图的左下角 变圆，而且漏失愈严重，越要变得圆；4、增载线比卸载线陡。 2、吸入部分漏失 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 排出部分漏失示功图 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 4、吸入、排出部分漏失示功图 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 双漏失示功图 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 5、油管漏失示功图 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 6、出砂影响的示功图 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 7、油井结蜡的示功图 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 8、稠油井的示功图 此类功力图比较圆滑，肥大。 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 9、泵卡的示功图 解决办法：检泵 解卡 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 10、活塞碰挂的示功图 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 11、杆断脱的示功图 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 解决方法：必须检泵 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 12、连抽带喷的示功图 （这样的井泵效高，套压比油压高） 第四章 示功图分析 第 三 章 术 语 和 定 义 本章规定了机械采油系统监测项目与指标要求，包括常见的抽 油机井、潜油电泵井和螺杆泵井。监测项目的确定首先考虑了能综 合反映能耗情况的系统效率；其次，针对机械采油电动设备负荷普 遍偏小的实际，考虑了对电网损耗有较大影响的电动机功率因数； 第三，考虑引入了对系统效率有主要影响，并且容易考核的几项指 标做为系数引入到评价体系中，比如：平衡度、渗透率（油藏性质 ）、稠油稀油（原油性质）、井深等等。 SY/T5264-2006 油田生产系统能耗测试和计算方法，不 仅 增加了节能监测节能评价值，还对部分限定值的指标进行了修订 。其中：对抽油机井来讲，将稀油井的限定值由20%下降为18%，调 整了渗透率的修正系数，将特低渗透油田的修订系数由1.5调整到 1.6，将低渗透油田的修订系数由1.3调整到1.4。对电泵井来讲，将 电动机的功率因数节能监测限定值由0.70调整到0.72，将系统效率 由25%调整到22%，取消了原标准中对电泵井排量系数的 考核指标。 第五章 指标要求 第 三 章 术 语 和 定 义 抽油机井监测项目与指标要求 监测项目与指标要求见表1。油田渗透率对机采井系统效率影响 系数K 1见表2。泵挂深度对机采井系统效率影响系数K2见表3。 表1 抽油机井节能监测项目与指标要求 监测项 目限定值节能评价值 电动 机功率因数0.40- 平衡度L % 80L110- 系统效率（稀油井） % 18/（K1K2）29/（K1K2） 系统效率（稠油热采井） % 1520 注：K1为油田渗透率对机采井系统效率影响系数；K2为泵 挂深度对机采井系统效率影响系数。 第五章 指标要求 第 三 章 术 语 和 定 义 表2 油田渗透率对机采井系统效率影响系数 油田类型特低渗透油田低渗透油田中、高渗透油田 K11.61.41.0 表3 泵挂深度对机采井系统效率影响系数 泵挂深度l 500m15002500m2500m K21.001.051.10 第五章 指标要求 第 三 章 术 语 和 定 义 潜油电泵井监测项目与指标要求 监测项目与指标要求见表4。 表4 潜油电泵井节能监测项目与指标要求 监测项 目限定值节能评价值 电动 机功率因数0.72- 系统效率 % 2233 第五章 指标要求 第 三 章 术 语 和 定 义 螺杆泵井监测项目与指标要求 监测项目与指标要求见表5。 表5 螺杆泵井节能监测项目与指标要求 监测项 目限定值节能评价值 电动 机功率因数0.72- 系统效率 % 2235 第五章 指标要求 第 三 章 术 语 和 定 义 旋转悬绳器 低速电机 纳米润滑机油 低耗能抽油井 定位光杆密封器 旋转井口 杆扶正器 大泵径 管扶正器 多功能气锚 长冲程 慢冲次 第六章 测试与计算 第四章 监测项目与指标要求 测试准备 1应选取正常生产的机械采油井为测试对象。 2收集选定机械采油井的基础资料，包括井号、机械设备型号、泵挂深度、 筛管（采油管柱的吸入口）深度等，斜井（定向井、水平井、斜直井、各 种侧钻井）需要有井身轨迹数据。 3 测试负责人应由熟悉本章并有测试经验的专业人员担任。 4 应根据本章的有关规定，结合具体情况制定测试方案，并在测试前将测 试方案提交被测单位。测试方案的内容应包括： a）测试任务和要求； b）测试项目； c）测点布置与所需仪表； d）人员组织与分工； e）测试进度安排等。 第六章 测试与计算 第四章 监测项目与指标要求 5 检查测试仪器，应满足本标准第4章的要求。测试后应 对测试仪器的状况进行复核。 6 按测试方案中测点布置的要求配置和安装测试仪器。 7 全面检查被测机械采油井的运行工况是否正常，如有不 正常现象应排除。 8 参加测试的人员应经过培训，持证上岗。测试过程中测 试人员不宜变动。 第六章 测试与计算 第四章 监测项目与指标要求 测试要求 1 检查测试仪器连接无误后，应按机械采油井的操作规 定及程序进行启动，并待机械采油设备及井况正常后进 行测试。 2应保证输入功率、产液量、动液面深度、油管压力、 套管压力、光杆载荷和光杆位移等主要参量同步测试。 3 测试时间应不少于15分钟，测算数值的取值应具有代 表性。 第六章 测试与计算 第四章 监测项目与指标要求 测试项目及测试方法 测试项目 机械采油井的测试项目如下： a）电参数：输入功率或电流、电压和功率因数； b）井口参数：油管压力、套管压力、产液量及含水率 ； c）井下参数：油井动液面深度； d）光杆参数：光杆载荷和光杆位移。 测试方法 1 输入功率测试 应使用满足4.5要求的仪器测试机械采油井的输入功率 ，将测试仪器按其相序对应接人配电箱电源输入端(见 图1)。 2 油井产液量测试 使用满足4.6.3要求的产液量计量装置计量油井产液量 。 第六章 测试与计算 第四章 监测项目与指标要求 油井含水率测试 井口取样应符合GB/T 4756，含水率测定应符合GB/T 260或GB/T 8929。 油井井口油管压力和套管压力测试 在油井井口油管和套管上分别安装满足4.4要求的压力 表测试油管压力和套管压力。 油井动液面深度测试 在井口安装满足4.6.3要求的回声仪，测试油井环空的液 面深度。 抽油机井光杆功率的测试 在抽油机悬绳器处按装满足4.6.3要求的动力示功仪，测 试抽油机的示功图，其测点位置见下图。 第六章 测试与计算 第四章 监测项目与指标要求 1电动机输入功率测点；2有效功率测点；3光杆功率测点 图1 抽油机井系统效率测试布点位置和仪表连接示意图 第六章 测试与计算 第四章 监测项目与指标要求 序号符号名 称单 位 1N5,1输入功率kW 2n5,P有功电能表所转的圈数r 3K5电流互感器变比，常数 4K5,i电压互感器变比，常数 5n5,pe有功电能表耗电为1kWh时所转的 圈数 r/(kWh) 6t5,p有功电能表转nP圈所用时间s 7T5电量测试累积时间s 8W5累积有功电量kWh 9W5,+累积正的有功电量kWh 10W5,-累积负的有功电量kWh 11N5,2有效功率kW 12Q5油井产液量m3d 第六章 测试与计算 第四章 监测项目与指标要求 13H5有效扬扬程m 145液体密度t/m3 15g重力加速度，g=9.81ms2 16H5,d油井动动液面深度（斜井应应是垂直深度）m 17H5,x油管吸入口深度（斜井应应是垂直深度）m 185,o原油密度t/m3 19P5,o井口油管压压力，MPa 20P5,t井口套管压压力MPa 21f5,w油井产产出液体含水率% 22w水的密度tm3 23N5,3抽油机井的光杆功率kW 24A5示功图图的面积积mm2 25S5,d示功图图减程比mmm 26f5,d示功图图力比Nmm 27n5,s光杆实测实测 平均冲次min-1 285机械采油井的系统统效率% 295,d抽油机井的地面效率% 305,j抽油机井的井下效率% 315,a被测测区块块某种机械采油井的平均效率% 32n5被测测区块块某种机械采油井测试测试 井总总数 33N5,1t某种被测测机械采油井总总的输输入功率kW 34m5被测测机械采油井采油方式的总总数 355,m被测测区块块机械采油井的平均效率% 第六章 测试与计算 第四章 监测项目与指标要求 机械采油井的输入功率 用电能表法测量时，用下式计算输入功率： （1） 当采用电量积累法测试变动负载的电动机输入功率时，用下式计算输入功 率： （2） 机械采油井的有效功率 （3）