系统效率-2014年9月

1、提高机采系统效率的技术与方法提高机采系统效率的技术与方法谢文献胜利油田分公司2014.8前前 言言统计发现，在油气田开发和生产的能耗费用构成中，除油气损耗外，电能损耗最大，约占36.5%，其中，“机采系统+集输系统+注水系统”耗电量占油田用电总量的90%以上。机械采油是油田目前开采的主要生产方式，系统效率低（不到30%），与国外对比差距大，提升空间广阔。五大系统效率情况对比/%/%一、举升系统系统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念汇汇 报报 提提 纲纲二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析三、提高系统效率的方法三、提高系统效率的方法四、胜利油田采油系统节能降耗工作进

2、展四、胜利油田采油系统节能降耗工作进展一、举升系统系统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念 在提液能耗评价和考核方面，目前国内外普遍应用的经济指标是机采在提液能耗评价和考核方面，目前国内外普遍应用的经济指标是机采系统效率和百米吨液耗电。系统效率和百米吨液耗电。 拖动机械采油设备的电动机的输入功率3.3.机械采油井的输入功率机械采油井的输入功率 将井内液体输送到地面所需要的功率4.4.机械采油井的有效功率机械采油井的有效功率 机械采油井的有效功率与输入功率的比值1.1.机械采油井的系统效率机械采油井的系统效率 光杆提升液体并克服井下各种阻力所消耗的功率 5. 5.抽油机井的光杆功率抽油机井的

3、光杆功率 在举升过程中把一吨液量从井下每提升一百米所消耗的电能。 2.2.百米吨液耗电百米吨液耗电（一）术语和定义 抽油机井的有效功率与光杆功率的比值7.7.抽油机井的井下效率抽油机井的井下效率 各种机械采油井的总的平均效率8.8.机械采油井的平均系统效率机械采油井的平均系统效率9.9.机械采油系统电动机功率利用率机械采油系统电动机功率利用率 机械采油井实际产液量与泵的理论排量的比值10.10.泵效（排量效率）泵效（排量效率） 光杆功率与电动机输入功率的比值6.6.抽油机井的地面效率抽油机井的地面效率 机械采油系统电动机输入的有功功率与其额定功率之比，用百分数表示（一）术语和定义一、举升系统系

4、统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念（二）测试要求1 1 测试井的测试井的选择选择2 2 资料收集资料收集3 3 测试用仪器测试用仪器仪表仪表应选取抽油机井所配机、泵运行正常的生产井作为测试对象。应选取抽油机井所配机、泵运行正常的生产井作为测试对象。收集选定机械采油井的基础资料，包括井号、机械设备型号、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、尾管（采油管柱的吸入口）深度等，斜井（定向井、泵挂深度、尾管（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。水平井、斜直井、各种侧钻井）需要有井身轨迹数据。测试所选用的仪器仪表应在检定

5、周期内。测试所选用的仪器仪表应在检定周期内。4 4 待测参量的待测参量的测试测试测试仪器仪表连接无误后，按游梁式抽油机井的操作规程及测试仪器仪表连接无误后，按游梁式抽油机井的操作规程及程序进行启动。待采油设备正常运行程序进行启动。待采油设备正常运行 20min 20min 后进行测试。应后进行测试。应保证输人功率、油井产液量、动液面深度、油井油管压力和保证输人功率、油井产液量、动液面深度、油井油管压力和套管压力、光杆载荷、光杆位移等主要参量同步测试。套管压力、光杆载荷、光杆位移等主要参量同步测试。一、举升系统系统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念（二）测试要求序号仪表名称精度等级1输入功

6、率测试仪表1.52压力表1.53动力示功仪1.04回声仪0.355产液量计量仪表5.06秒表1.0测试用仪器仪表及精度等级要求测试用仪器仪表及精度等级要求 一、举升系统系统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念测试参数测试参数电气电气测试测试参量参量井口井口测试测试参量参量井下井下测试测试参量参量光杆光杆测试测试参量参量输入功率输入功率电流电流电压电压功率因数功率因数油管压力油管压力套管压力套管压力产液量产液量含水率含水率油井动液油井动液面深度面深度光杆载荷光杆载荷光杆位移光杆位移（二）测试要求一、举升系统系统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念（三）指标计算方法用电能表法测量时，用下式

7、计算输入功率：ppptNkknP113600式中：式中：P P1 1输入功率，输入功率，kWkW； n np p有功电能表所转的圈数，有功电能表所转的圈数，r r； k k 配用电流互感器变比倍率，常数；配用电流互感器变比倍率，常数； k k1 1配用电压互感器变比倍率，常数；配用电压互感器变比倍率，常数； N Np p有功电能表耗电为有功电能表耗电为lkWlkWh h时所转的圈数，时所转的圈数，r r(kW(kWh)h)； t tp p 有功电能表运转有功电能表运转n nP P圈所用时间，圈所用时间，s s。1 1、抽油机井输入功率、抽油机井输入功率一、举升系统系统效率基本概念一、举升系统系

8、统效率基本概念（三）指标计算方法式中：P2有效功率，kW； Q 油井产液量，m3/d； H 有效扬程，m； 油井液体密度，t/m3； g 重力加速度，g =9.8m/s2。864002gHQP当机械采油井的有效扬程小于零时，上式计算方法不适用。式中: Hd油井动液面深度，m； P0油管压力，MPa； Pt套管压力，MPa； 0原油密度，t/m3.gppHHtd1000)(02 2、抽油机井有效功率、抽油机井有效功率3 3、有效扬程、有效扬程一、举升系统系统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念%10013 PPd %10032 PPj %100321312 jdPPPPPP （三）指标计算方

9、法4 4、抽油机井地面效率、抽油机井地面效率5 5、抽油机井地下效率、抽油机井地下效率6 6、抽油机井系统效率、抽油机井系统效率一、举升系统系统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念（三）指标计算方法esvQQ式中： v泵效，%；Qs油井实际产液量，m3/d；Qe井下泵理论排量， m3/d 。统计时间段内累计耗电量统计时间段内累计井口产液量 统计时间段内累计耗电量x100统计时间段内累计井口产液量x统计井有效举升高度7 7、泵效、泵效8 8、吨液耗电、吨液耗电9 9、百米吨液耗电、百米吨液耗电一、举升系统系统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念（三）指标计算方法 机采系统效率和百米吨液耗

10、电这两个指标在实质上是一样的，二者机采系统效率和百米吨液耗电这两个指标在实质上是一样的，二者之间是常数关系。（吨液耗电、吨油耗电）之间是常数关系。（吨液耗电、吨油耗电） PQHPgHQ3 .881686400式中：系统效率，%；Q 油井产液量，m3/d； H 有效扬程，m； 油井液体密度，t/m3； g 重力加速度，g =9.8m/s2；P电机输入有功功率，kW。式中：x百米吨液有功耗电量，kWh/100mt W单井日耗电，kWh Q单井日产液，t H有效举升高度，m67. 313 .881624002400 xHQP1010、系统效率与百米吨液耗电的关系、系统效率与百米吨液耗电的关系一、举升

11、系统系统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念改造前：改造后：节电率系统效率每提高一个百分点节电率的变化：%10012PP前%100-12节后PPP节P后节节节前后节1-21121211PPPPPPPPPPPP%1001PP节系统效率优化后节省的输入功率，kwh（三）指标计算方法1111、系统效率与节电率对应变化关系、系统效率与节电率对应变化关系一、举升系统系统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念（三）指标计算方法 目前涉及抽油井系统效率评价与管理相关的行业标准有三个。SY/T5264-2006SY/T5264-2006SY/T6275-2007SY/T6275-2007 SY/T637

12、4-2008 SY/T6374-2008一、举升系统系统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念 目前胜利油田在用系统效率测试仪器主要包括如下几种： （1）3169钳形电力测试仪 (2）DJ33电力测试仪 (3）DZC-1型电机综合参数测试仪 （4）OSGC3-便携式油井功率测试仪（三）指标计算方法一、举升系统系统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念小小 结结u认识一：吨液耗电只能反映出单井在目前工况下的能耗水平，不能反映出该井是否在合理工况下运行，应考虑以百米吨液耗电作为能耗考核的主要指标；u认识二：现有系统效率评价标准体系仍需进一步优化，尤其是在不同油藏条件下如何进行有效评价，需要进一

13、步研究；u认识三：现有仪器仪表配置无法实现抽油机井分节点测试，仍然需要进一步配套完善。通过对能耗测试评价标准和计算方法进行讨论，我们主要取得以下认识： 一、举升系统系统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念类别电机功率利用率（%）排量系数平衡度（%）系统效率（%）限定值节能评价值抽油机稀油200.4580-11018/（K1K2）29/（K1K2）稠油0.401520电潜泵850.85/2233螺杆泵350.50/2235其中其中K1为油田渗透率对机采井系统效率影响系数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。为泵挂深度对机采井系统效率影响系数。机械采油设

14、备及系统判别指标机械采油设备及系统判别指标 油田渗透率对机采井系统效率影响系数油田渗透率对机采井系统效率影响系数油田类型油田类型特低渗透特低渗透油田油田低渗透油低渗透油田田中、高渗中、高渗透油田透油田K11.51.31.0泵挂深度对机采井系统效率影响系数泵挂深度对机采井系统效率影响系数泵挂深度泵挂深度m1500150025002500K21.001.051.10 同时，从胜利油田生产实际来看，现有标准中合理系统效率判定指标在不同油藏类型下的合理性有待商榷，对于油井能耗潜力无法进行整体认识，相关工作需要进一步深入优化。小小 结结一、举升系统系统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念一、举升系统

15、系统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念汇汇 报报 提提 纲纲二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析三、提高系统效率的方法三、提高系统效率的方法四、胜利油田采油系统节能降耗工作进展四、胜利油田采油系统节能降耗工作进展（一）有杆泵影响系统效率因素分析抽油机能耗损失节点分析抽油机能耗损失节点分析二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（一）有杆泵影响系统效率因素分析 （1 1）变压器影响）变压器影响1.地面因素对机采系统效率的影响 在相同工况条件下，变压器的效率与负载率的关系有一定的规律，可以看出当变压器负载率在0.350.8范围之内效率较高。 目前抽

16、油机井使用的是50kVA或100kVA的变压器一对一拖动22kW、37kW、45kW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； 变压器空载损耗只与变压器本身的性质有关，由于变压器的自身效率都很高（约98%），所以变压器自身效率对抽油机系统效率的影响极其微小。要特别注意变压器厂家的一些误导，S11型30kVA变压器比同容量S9型变压器空载损耗少30%（节电30%），而实际上仅仅30W，30W与抽油机的实际耗电10kW相比，仅占3，没有多大的实际意义。二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（一）有杆泵影响系

17、统效率因素分析1.地面因素对机采系统效率的影响 电动机运行在额定负荷或额定负荷附近，则电动机属于节能经济运行。 多数抽油机(尤其是常规游梁式抽油机)在工作过程中，为满足启动或最大功率点的要求，其电动机的平均输出功率与额定输出功率之比通常为0.3-0.4，有的甚至更低，因此在一个冲程中的大多数时间里电动机处于轻载运行。 我国各油田抽油机上多用Y系列电机，其常用电机额定效率如下表： （2）电机影响二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（一）有杆泵影响系统效率因素分析1.地面因素对机采系统效率的影响 （3）皮带传动影响 工程上常用的皮带的传动效率都比较高，最高可达98%，即其传

18、动损失仅为2%。窄V联组带较之使用其它类型的皮带，损失最小，传动效率最高达98%，并且带轮直径和宽度都明显减小。经现场实测，使用这种传动带比使用普通三角带平均可节电2.5%。因此，在我国现有技术条件下，带传动部分效率的提高潜力已很小。二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析常用皮带传动副效率表（一）有杆泵影响系统效率因素分析1.地面因素对机采系统效率的影响 （4）减速箱影响主要是轴承和齿轮的摩擦损失。核心问题是润滑，如果润滑效果差，不仅能耗增加，而且轴承和齿轮很快磨损，因此要保证减速箱内轴承和齿轮的润滑。润滑良好，减速箱的总损失约为9%10%，即传动效率为90%左右。在管理

19、和维护措施得当的条件下，减速箱的效率不会有大的提高。二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（一）有杆泵影响系统效率因素分析1.地面因素对机采系统效率的影响 （5）四连杆机构的影响共有三副轴承和一根钢丝绳。该部分的主要损失是相对运动件间的摩擦损失以及钢丝绳的变形损失。轴承损失约为3%。钢丝绳的变形损失约为%。 如果润滑保养良好，该部分的传动效率一般可达95%，在换向机构一定的情况下，该部分的效率不会有大的提高。二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（一）有杆泵影响系统效率因素分析地面因素对机采系统效率的影响 （6）盘根盒的影响1.该部分的损失主要是摩擦

20、损失，该项损失与抽油机的安装情况、光杆的表面加工质量、盘根的松紧和密封材料有密切关系。现场试验表明，使用标准光杆和密封性能好的调心石墨盘根盒，能较大幅度地减小摩擦力和功率损耗。经现场试验，盘根盒对系统效率影响可达1%2% 。 二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（一）有杆泵影响系统效率因素分析地面因素对机采系统效率的影响 （7）控制柜的影响1.目前常见的抽油机控制柜有：可控硅实时调压控制柜、手动-Y控制柜、单片机控制接触器切换的-Y控制柜、单片机实时控制可控硅切换的-Y控制柜、 固定电容补偿柜、单片机控制可控硅随即投切的电容补偿柜、变频器控制柜。通过测试分析，发现在电机

21、负载率低于10%时它们都有一定的节电效果，当负载率稍有增加时，节电效果不明显。 二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（一）有杆泵影响系统效率因素分析井下因素对机采系统效率的影响2. （1）抽油杆柱的影响与油管、液柱产生摩擦损失，其值与下泵深度、井液粘度、抽油杆运动速度、油井本身的斜度和弯曲程度有关。对于井液粘度大的油井，可采用长冲程、低冲次的工况降低抽油杆的运动速度；可采用降低井液粘度的措施，如注蒸汽、掺稀油、应用电加热抽油杆等，以降低抽油杆柱与液柱之间的摩擦力。对于井斜或井筒弯曲程度较大的油井，可在抽油杆柱上加装扶正器或保护接箍，以减少杆管之间的摩擦损耗。二、影响系统

22、效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（一）有杆泵影响系统效率因素分析井下因素对机采系统效率的影响2. （2）管柱的影响管柱的容积损失和水力损失两部分组成。在油管螺纹处加装密封件以保证油管的密封，在起下油管柱时严格按规程操作减少或消除螺纹的损坏，则可降低管柱漏失量，从而降低容积损失值。管柱的水力损失与管柱内表面的粗糙度成正比，与井液的向上流动速度的平方成正比。应对油管采取防腐或防结垢措施，防止油管内壁变粗糙。应尽量使用大泵径、长冲程、低冲次，以降低液体向上流动速度。 二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（一）有杆泵影响系统效率因素分析井下因素对机采系统效率的影

23、响2. （3）抽油泵影响抽油泵的损失中，容积损失和水力损失占主要部分。通过优选柱塞泵筒间的间隙，在不增加柱塞泵筒摩擦力的条件下，减小液体漏失量。采用耐磨耐冲击、开关性能好、水力损失小的阀球及阀座，可减小由于泵阀损坏或由于开关不及时而引起的漏失和减小水力阻力，从而降低抽油泵部分的能耗。 二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（一）有杆泵影响系统效率因素分析井下因素对机采系统效率的影响2. （4）沉没度影响二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（一）有杆泵影响系统效率因素分析管理因素对机采系统效率的影响3. （1）地面管理维护的影响：地面润滑保养及传动皮

24、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。 （2）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。平衡度7.67.888.28.48.68.899.254.865.779.486.591.196.1100.3 111.8 118.5 171.8输入功率（kw）二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（一）有杆泵影响系统效率因素分析管理因素对机采系统效率的影响3. 生产参数中油井产量、泵挂深度、悬点载荷差以及冲程和冲次是影响油井井下效率的主要因素，而它

25、们本身也是各种因素影响的综合指标，相互之间存在相关性。对一具体的油井而言，在地面设备和油井产能是一定的条件下，不同的冲程、冲次、泵径、下泵深度、抽油杆柱组合对井下效率有较大影响。当产量、泵径、泵挂确定时，冲次与井下效率的关系是随冲次的增加，举升效率降低。因此，长冲程、慢冲次有利于提高举升效率。 生产设计中主要存在部分油井沉没度设计过大、泵径偏小、冲次偏高等三类问题，因此在生产过程中，应根据地面设备和产能的条件，科学合理地对抽油系统进行组合设计，有利于提高井下效率。 （3）生产参数的影响：二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节

26、点分析输入功率输入功率损失功率损失功率电机功率损失电机功率损失泵功率损失泵功率损失油管摩阻功率损失油管摩阻功率损失油嘴截流功率损失油嘴截流功率损失动力电缆功率损失动力电缆功率损失保护器、分离器功率损保护器、分离器功率损失失有效功率有效功率变变压压器器功功率率损损失失电泵井系统能耗构成图电泵井系统能耗构成图二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节点分析电泵电泵井数井数平均输平均输入功率入功率kWkW平均有平均有效功率效功率kWkW损失功率（平均）损失功率（平均）泵功率泵功率损失损失kWkW电机功电机功率损失率损失kWkW动力电缆

27、动力电缆功率损失功率损失kWkW保护器、分离保护器、分离器功率损失器功率损失kWkW油管摩油管摩阻功率阻功率损失损失kWkW油咀功油咀功率损失率损失kWkW1105110572.1772.1717.1317.1330.9530.9514.4314.437.667.662 21.51.50.980.98所占比例所占比例23.7423.7442.8842.8819.9919.9910.6110.612.772.772.082.081.361.36 从量化分析结果可以看出，泵、电机、电缆的功率损失所占的比例从量化分析结果可以看出，泵、电机、电缆的功率损失所占的比例较大。较大。 20082008年胜利

28、油田对电泵井的测试数据统计计算，对各节点能耗进行了量化年胜利油田对电泵井的测试数据统计计算，对各节点能耗进行了量化电泵井各节点能耗量化结果统计表电泵井各节点能耗量化结果统计表二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节点分析造成高能耗低效率的主要因素：造成高能耗低效率的主要因素：二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节点分析电机轻载运行，造成电机效率低电机轻载运行，造成电机效率低排量匹配不合理，偏离了高效区，造成泵效低排量匹配不合理，偏离了高效区，造成泵效低扬程配

29、置不合理，与实际需要扬程吻合度低扬程配置不合理，与实际需要扬程吻合度低扬程配置不合理，与实际需要扬程吻合度低扬程配置不合理，与实际需要扬程吻合度低 沉没度过大，导致电缆和油管摩阻功率损失增大沉没度过大，导致电缆和油管摩阻功率损失增大带油嘴生产，造成截流损失增大带油嘴生产，造成截流损失增大1. 选泵、配泵不合理二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析 扬程配置过高扬程配置过高一是一是增加了配泵级数，造成泵机械损失增大；增加了配泵级数，造成泵机械损失增大；二是二是损失扬程损失扬程提高了液量，使泵偏离高效区；另外为控制液量使用油嘴，造成压头损失增大，提高了液量，使泵偏离高效区；另

30、外为控制液量使用油嘴，造成压头损失增大，影响了系统效率。影响了系统效率。超出实际需要扬程超出实际需要扬程m m井数井数平均配泵扬程平均配泵扬程m m平均实际需要扬程平均实际需要扬程m m平均系统效率平均系统效率小于小于100100313196296292592531.431.41001004004001861861215121592692628284004007007003293291360136082082026.226.2700700100010002272271668166878178125.125.110001000以上以上2172171686168642642615.115.1合计（

31、平均）合计（平均）9909901462 1462 748 748 24.0 24.0 胜利油田电泵扬程配置情况统计表胜利油田电泵扬程配置情况统计表（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节点分析1. 选泵、配泵不合理二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节点分析1. 选泵、配泵不合理电机轻载运行，电机轻载运行，“大马拉小车大马拉小车”，造成电机效率低，造成电机效率低排量匹配不合理，偏离了高效区，造成泵效低排量匹配不合理，偏离了高效区，造成泵效低扬程配置不合理，与实际需要扬程吻合度低扬程配置不合理，与实际需要扬程吻合度低电

32、机轻载运行，造成电机效率低电机轻载运行，造成电机效率低沉没度过大，导致电缆和油管摩阻功率损失增大沉没度过大，导致电缆和油管摩阻功率损失增大带油嘴生产，造成截流损失增大带油嘴生产，造成截流损失增大二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节点分析1. 选泵、配泵不合理 统计统计990990口电泵井的平均额定功率为口电泵井的平均额定功率为67.2kW67.2kW，平均有效功率只有，平均有效功率只有17.9kW17.9kW。在保持有效功率不变的情况下，按照平均泵效。在保持有效功率不变的情况下，按照平均泵效55%55%优化设计电优化设计电

33、机功率，则平均所需要的电机功率仅有机功率，则平均所需要的电机功率仅有37.2kW37.2kW，现有配置电机功率高于，现有配置电机功率高于优化设计值优化设计值30kW30kW。有。有864864口口电泵井电机功率配置偏大，造成电机功率利电泵井电机功率配置偏大，造成电机功率利用率低、能量损耗大。用率低、能量损耗大。二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节点分析选泵、配泵不合理1.胜利油田电泵井电机容量配置情况调查表胜利油田电泵井电机容量配置情况调查表分类分类井井数数电泵参数电泵参数( (平均值平均值) )系统效率参数（平均值）系统

34、效率参数（平均值）额定额定排量排量m m3 3/d/d额定额定扬程扬程m m额定额定功率功率kWkW轴功轴功率率kWkW输入输入功率功率kWkW有效有效功率功率kWkW系统系统效率效率% %吨液吨液百米百米耗电耗电(kWh/(kWh/100mt)100mt)轻载轻载运行运行负载率负载率50%50%5375371461461612161269.669.626.726.764.964.910.910.916.816.81.621.6250%50%负载负载率率75%75%3273271681681726172668.668.641.641.666.366.317.317.326.126.11.041

35、.04合理运行井合理运行井1261261751751720172063.463.451.651.671.871.823.423.432.632.60.830.83二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节点分析选泵、配泵不合理1.电机轻载运行，造成电机效率低电机轻载运行，造成电机效率低扬程配置不合理，与实际需要扬程吻合度低扬程配置不合理，与实际需要扬程吻合度低排量匹配不合理，偏离了高效区，造成泵效低排量匹配不合理，偏离了高效区，造成泵效低 沉没度过大，导致电缆和油管摩阻功率损失增大沉没度过大，导致电缆和油管摩阻功率损失增大带油嘴

36、生产，造成截流损失增大带油嘴生产，造成截流损失增大二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节点分析选泵、配泵不合理1. 由于电泵高效点的排量高于额定排量，电泵排量在额定排量由于电泵高效点的排量高于额定排量，电泵排量在额定排量80%80%至至140%140%之间为高泵效区，排之间为高泵效区，排量匹配过大或过小均偏离了高泵效区，造成泵内叶轮磨损，机械损失加大，增加了功率损耗。量匹配过大或过小均偏离了高泵效区，造成泵内叶轮磨损，机械损失加大，增加了功率损耗。通通过对过对12811281口口井进行统计，排量匹配不合理的有井进行统计，排量

37、匹配不合理的有378378口口，其中排量效率，其中排量效率80%120%120%的井有的井有190190口口。这些井泵效偏离高效区，系统效率降低、吨液百米耗电增大。这些井泵效偏离高效区，系统效率降低、吨液百米耗电增大。 二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节点分析选泵、配泵不合理1.电机轻载运行，造成电机效率低电机轻载运行，造成电机效率低排量匹配不合理，偏离了高效区，造成泵效低排量匹配不合理，偏离了高效区，造成泵效低扬程配置不合理，与实际需要扬程吻合度低扬程配置不合理，与实际需要扬程吻合度低带油嘴生产，造成截流损失增大带油嘴

38、生产，造成截流损失增大沉没度过大，导致电缆和油管摩阻功率损失增大沉没度过大，导致电缆和油管摩阻功率损失增大二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节点分析选泵、配泵不合理1. 在正常情况下，电泵井沉没度应保持在在正常情况下，电泵井沉没度应保持在300-500300-500米米。沉没度过大，增加了电缆和油管摩阻。沉没度过大，增加了电缆和油管摩阻的功率损失。经过计算，泵挂深度每增加的功率损失。经过计算，泵挂深度每增加100100米米，电缆损失功率增加，电缆损失功率增加0.3kW0.3kW，油管摩阻损失增，油管摩阻损失增加加0.07k

39、W0.07kW。 但并不是沉没度越低越好，过低的沉没度容易造成泵吸入口附近出现但并不是沉没度越低越好，过低的沉没度容易造成泵吸入口附近出现脱气现象脱气现象，影响电，影响电泵井的稳定生产。泵井的稳定生产。沉没度范围沉没度范围(m)(m)井数井数( (口口) )泵深泵深(m)(m)沉没度沉没度(m)(m)配置扬程配置扬程(m)(m)需要扬程需要扬程(m)(m)系统效率系统效率(%)(%)吨液百米耗吨液百米耗电电(kWh)(kWh)5001000100013313316231623123312331642164244344315.3 15.3 1.781.78合计合计（平均）（平均）99099013

40、5513556426421462146274874824.0 24.0 1.141.14胜利油田电泵井沉没度情况调查表胜利油田电泵井沉没度情况调查表二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节点分析选泵、配泵不合理1.电机轻载运行，造成电机效率低电机轻载运行，造成电机效率低排量匹配不合理，偏离了高效区，造成泵效低排量匹配不合理，偏离了高效区，造成泵效低扬程配置不合理，与实际需要扬程吻合度低扬程配置不合理，与实际需要扬程吻合度低沉没度过大，导致电缆和油管摩阻功率损失增大沉没度过大，导致电缆和油管摩阻功率损失增大带油嘴生产，造成截流损

41、失增大带油嘴生产，造成截流损失增大二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节点分析选泵、配泵不合理1. 电泵井安装油嘴生产主要有两个目的，电泵井安装油嘴生产主要有两个目的，一是一是为了调节泵的排量，确保泵为了调节泵的排量，确保泵在高效区内工作；在高效区内工作；二是二是为了合理的控制生产压差，保护油层，实现稳产。为了合理的控制生产压差，保护油层，实现稳产。 安装油嘴生产带来的负面影响安装油嘴生产带来的负面影响一是一是增加了截流损失；增加了截流损失；二是二是增加了作用在增加了作用在泵轴上的轴向力，加重了泵叶轮、导壳和轴承的磨损，降低

42、了机组的使用寿泵轴上的轴向力，加重了泵叶轮、导壳和轴承的磨损，降低了机组的使用寿命。命。 在在12811281口井中，带油嘴生产的电泵井口井中，带油嘴生产的电泵井888888口口，所占比例达到，所占比例达到69.4%69.4%，带咀，带咀生产井平均油压为生产井平均油压为1.8MPa1.8MPa平均回压为平均回压为0.84MPa0.84MPa，平均压差，平均压差0.96MPa0.96MPa, ,海上油田截海上油田截流损失最大达到了流损失最大达到了8.0MPa8.0MPa，陆上油田截流损失最大达到了，陆上油田截流损失最大达到了3.0MPa3.0MPa。二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率

43、的主要因素分析（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节点分析2.新旧机组整机效率差异对系统效率的影响 电泵机组的整机效率电泵机组的整机效率一方面一方面受电泵排量的影响，排量越大，整机效率越高；受电泵排量的影响，排量越大，整机效率越高；另一方面另一方面同型号的新机组和修复机组的整机效率也存在差别。主要是由于机组同型号的新机组和修复机组的整机效率也存在差别。主要是由于机组在井下运行一段时间后各部件磨损，修复后各部件的匹配性与新机组仍有一定在井下运行一段时间后各部件磨损，修复后各部件的匹配性与新机组仍有一定的差距，从而影响了整机效率。的差距，从而影响了整机效率。 根据测试结果，修复机组的整机

44、效率比新机组的整机效率平均低根据测试结果，修复机组的整机效率比新机组的整机效率平均低2.6%2.6%。泵排量泵排量(m(m3 3/d)/d)修复机组（平均）修复机组（平均）新机组（平均）新机组（平均）泵效泵效（% %）机效机效（% %）整机效率整机效率（% %）泵效泵效（% %）机效机效（% %）整机效率整机效率（% %）30303003004949656532.432.45252676735.035.0电泵新、旧机组整机效率统计表电泵新、旧机组整机效率统计表二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节点分析3.小排量电泵整机效率

45、相对较低 为了解决有杆采油偏磨问题，下小排量电泵成为重要手段。胜利油为了解决有杆采油偏磨问题，下小排量电泵成为重要手段。胜利油田陆上油田共下小排量电泵田陆上油田共下小排量电泵8282口井口井。胜利油田各采油厂偏磨井下小排量电泵情况统计表胜利油田各采油厂偏磨井下小排量电泵情况统计表胜采胜采东辛东辛现河现河滨南滨南纯梁纯梁临盘临盘孤岛孤岛孤东孤东合计合计偏磨偏磨井数井数202034346 66 69 91 13 33 38282二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析（二）电泵影响系统效率因素分析能耗节点分析能耗节点分析3.小排量电泵整机效率相对较低 统计表明，小排量电泵（统计

46、表明，小排量电泵（100m100m3 3/d/d）的平均整机效率为）的平均整机效率为28.39%28.39%，比大排比大排量电泵井（量电泵井（100m100m3 3/d/d）的平均整机效率低）的平均整机效率低14.76%14.76%。泵排量泵排量(m3/d)(m3/d)修复机组修复机组新机组新机组泵效（泵效（% %） 机效（机效（% %） 整机效率（整机效率（% %） 泵效（泵效（% %） 机效（机效（% %） 整机效率（整机效率（% %）30303636535319.119920.950504343565624.0824.084545585826.126.16060

47、4646666630.3630.364848686832.6432.641001005151686834.6834.685353696936.5736.571501505555686837.437.45858707040.640.62002005656707039.239.25959727242.4842.482502505757717140.4740.476060737343.843.83003005858737342.3442.346161757545.7545.75不同排量电泵机组整机效率统计表不同排量电泵机组整机效率统计表二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析小小

48、 结结通过对影响系统效率的主要因素进行讨论，我们主要取得以下认识： u认识一：认识一：在不同油藏生产条件下，合理的进行单井举升工艺的优化选择是进行系在不同油藏生产条件下，合理的进行单井举升工艺的优化选择是进行系统效率合理优化的前提；统效率合理优化的前提；u认识二：认识二：系统效率优化，应按照地面、地下一体化治理理念，围绕重点影响因素，系统效率优化，应按照地面、地下一体化治理理念，围绕重点影响因素，针对不同油藏类型、不同工况条件制定优化措施；针对不同油藏类型、不同工况条件制定优化措施；u认识三：认识三：提高系统效率技术路线应注重实效的技改原则，应结合实际生产情况，提高系统效率技术路线应注重实效的

49、技改原则，应结合实际生产情况，在动管柱、不动管柱（地面参数调整）、设备更换等技术方式上进行优选，同时硬在动管柱、不动管柱（地面参数调整）、设备更换等技术方式上进行优选，同时硬件配套方面不能只是电机改造，要发展适应性更好的设备配套技术。件配套方面不能只是电机改造，要发展适应性更好的设备配套技术。二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析一、举升系统系统效率基本概念一、举升系统系统效率基本概念汇汇 报报 提提 纲纲二、影响系统效率的主要因素分析二、影响系统效率的主要因素分析三、提高系统效率的方法三、提高系统效率的方法四、胜利油田采油系统节能降耗工作进展四、胜利油田采油系统节能降耗

50、工作进展 由抽油机系统效率的组成分析可知：要提高系统效率，必须减少各环节的损失。输入能量电动机、皮带减速箱、四连杆盘根盒、抽油杆抽油泵、管柱剩余能量（液体）地面系统损失地面系统损失井下系统损失井下系统损失抽油机系统能量流转模式图三、提高系统效率的方法三、提高系统效率的方法（一）提高抽油机井系统效率技术（一）提高抽油机井系统效率技术1加强技术管理，建立健全运行机制，及时优化工况 【1 1】应用宏观控制图，加强抽油机井管理。应用宏观控制图，加强抽油机井管理。 应用宏观控制图，检查抽油泵是否正常工作，对泵效偏低的井，及时调整。如发现漏失严重或高液面，应及时检泵或换泵。三、提高系统效率的方法三、提高系

51、统效率的方法序号区块治理对策1优秀合格区 2供液不足区 间开3断脱漏失区 检泵4参数偏小区 调参/换泵5资料待落实区 落实资料 【2 2】抓好抓好“五率五率”管理，减少机械损失。管理，减少机械损失。u 及时调整抽油机平衡，保证其平衡率（度），提高系统效率。计算表明当平衡度为80%100%时能耗最低,同时，抽油机处在欠平衡时,较过平衡时省电。u 及时润滑保养，保证各运转部件的润滑率，提高系统效率。u 及时调整光杆，保证其对中率，降低光管与盘根间的摩擦，提高系统效率。u 及时调整传动皮带，保证其“四点一线”，提高系统效率。u 及时紧固地面设备，保证各部件紧固率，提高系统效率。 另外，生产过程中，按

52、规定及时录取回压数据，避免回压过高；同时保证盘根盒调整到位，不渗不漏，避免盘根过紧，有利于提高系统效率三、提高系统效率的方法三、提高系统效率的方法1加强技术管理，建立健全运行机制，及时优化工况 【3】优化油井生产系统设计 工艺设计的基础是油藏，要保证油藏工程与采油工程的协调，实现供排匹配。应用泵径、冲程、冲数的优化的数学模型对抽油参数进行优化，优化的过程中可以考虑如下因素： （1）减速箱一个冲程周期内平均输出扭矩和减速箱输出轴角速度的乘积最低为目标函数。 （2）上述变量的变化对四连杆系统效率的影响、对抽油机内应力的影响。 （3）抽油杆柱的振动载荷、惯性载荷、摩檫载荷的影响。 （4）上述变量的变

53、化对井下冲程的影响。通过计算的井下示功图和地面示功图对比分析，对所用计算参数进行修正。三、提高系统效率的方法三、提高系统效率的方法2优化井下杆管泵配套，提高井下系统效率(1)优化油管选型配套，提高系统效率 保证油管及螺纹处密封，降低油管容积损失，如螺纹处添加密封、规范施工避免螺纹损坏等。 根据液量合理组配管径，增加油管表面光滑度，降低水力损失，如选用摩擦系数低的内衬管等。 对于深抽井，使用油管锚减少冲程损失。三、提高系统效率的方法三、提高系统效率的方法2优化井下杆管泵配套，提高井下系统效率(2)优化抽油杆选型配套，提高系统效率 应用连续抽油杆，降低活塞效应导致的能量损失。 应用高强度抽油杆，降

54、低抽油杆柱的弹性损失。 添加抽油杆扶正装置，降低杆管的摩擦损失。(3)应用高效、耐磨抽油泵，降低水力漏失损失和机械损失，提高系统效率(4)选择合理的工作方式 选用大冲程、小冲次，减小气体影响，降低悬点载荷. 根据含水及气液比条件，选择合理的沉没堵。 尽量减小防冲距，以减小余隙。余隙值越小，充满程度值就越大。(5)加强其他配套技术研究与应用，如产气井安装气锚、出砂井防砂等3加强抽油机、电机、控制箱优化组合，提高地面效率 【1】推广节能型抽油机 游梁式抽油机工作效率不高的主要原因是其载荷特性与所用的普通三相异步电动机的工作特性不匹配。目前，许多节能技术已得到实施。从设计制造的角度考虑，游梁式抽油机

55、节能方法可归纳为三类。u （1）改进抽油机的结构 主要是通过对抽油机四杆机构的优化设计和抽油机平衡方式的完善来改变抽油机曲柄轴净扭矩曲线的形状和大小，使其波动平坦，减少负扭矩，从而减小抽油机的周期载荷系数，提高电动机的工作效率，达到节能的目的。如异相曲柄平衡抽油机等。 要根据单井产能,设计相应的机型并选配电机和控制箱。三、提高系统效率的方法三、提高系统效率的方法u（2）改变动力机的工作特性 由于抽油机所用的动力机绝大部分是电动机，所以改变动力机工作特性的主要办法是用高转差率电动机（ 转差率8%13%）和超高转差率电动机代替常规转差率电动机（转差率小于5%）。与普通电动机相比，在同样油井工况下，

56、使用超高转差率电动机的电流和功率曲线平均值明显减小，曲线波动明显平坦。u（3）增加抽油机的转动惯量 抽油机节能的另一个方法是增加抽油机的转动惯量，充分发挥其动能均衡作用，降低电动机承受扭矩的波动量，达到节能的目的，如节能蓄能器。3加强抽油机、电机、控制箱优化组合，提高地面效率 【1】推广节能型抽油机异相曲柄复合平衡抽油机双驴头抽油机皮带抽油机下偏杠铃游梁复合平衡抽油机摆杆式游梁抽油机偏轮式游梁式抽油机调径变矩游梁平衡抽油机渐开线异形抽油机-国内节能抽油机3加强抽油机、电机、控制箱优化组合，提高地面效率 【1】推广节能型抽油机A 偏置式节能抽油机（异相型抽油机，TM抽油机）3加强抽油机、电机、控

57、制箱优化组合，提高地面效率 【1】推广节能型抽油机B 双驴头节能抽油机 （异型游梁式抽油机）3加强抽油机、电机、控制箱优化组合，提高地面效率 【1】推广节能型抽油机C 皮带抽油机3加强抽油机、电机、控制箱优化组合，提高地面效率 【1】推广节能型抽油机D 下偏杠铃游梁复合平衡抽油机3加强抽油机、电机、控制箱优化组合，提高地面效率 【1】推广节能型抽油机 在游梁式抽油机的基础上，利用下偏杠铃来平衡和削减抽油机峰值扭矩，可以根据井况合理匹配下偏杠铃的位置和重量，继承了常规游梁式抽油机的全部优点，平衡效果好，性能可靠。 【2】提高电机效率对电机效率低井主要采取以下技术措施： 更换小功率电机,解决“小马

58、拉大车”问题，提高电机负载率。 应用电机多功能节能控制柜。采用可控硅实时调压控制柜、-Y控制柜、无功补偿控制柜等，实现抽油机高压启动，低压运行，提高功率因素和电机效率。 应用节能型电机，推广应用高启动转矩电机、高效永磁电机、双功率型电机等，提高系统效率 安装皮带涨紧器，避免皮带打滑，提高运行效率。 对三低油井负荷轻的井采取安装减速装置，提高运行效率。三、提高系统效率的方法三、提高系统效率的方法3加强抽油机、电机、控制箱优化组合，提高地面效率 电机耗电量等于电泵系统静水压负荷的耗电量与油管摩阻耗电量之和，而油管摩阻耗电量等于水压消耗的电能除以泵与电机的效率。因此，有：1选用高压潜油电动机（二）提

59、高电潜泵井系统效率技术（二）提高电潜泵井系统效率技术三、提高系统效率的方法三、提高系统效率的方法按照电流的计算方法，电机的输入功率为：式中：UN电机铭牌电压cos为功率因数对运行于平衡三相系统的动力电缆，其功率损失可表示为：变频控制系统原理： 该技术是运用变频控制屏和普通的潜油电泵机组配套调速的工艺，通过变频，改变电机的转速，调节离心泵的排量，使其泵特性和油井生产能力相匹配，机组工作在最佳工作区内。变频系统功能：软启动稳压保护软失速控制功能2使用变频技术（二）提高电潜泵井系统效率技术（二）提高电潜泵井系统效率技术 研制和应用系列化潜油电泵，使其适应不同的排量、温度。电泵机组级数可任意组合，降低

60、电泵机组功率，提高系统效率。 如某油井原机组设计排量150m3/d，级数290级，系统效率为24.3%。进行优化设计后，机组型号不变，将级数降为250级，装机功率降低，则系统效率为41.6%。较原系统效率提高了17.3%。（二）提高电潜泵井系统效率技术（二）提高电潜泵井系统效率技术3使用系列化潜油电泵 普通叶导轮抽汲稠油或含聚流体时，由于流体粘度大，流动阻力大，轴面流速低，叶轮抽汲量低，加大流道面积，可适应抽汲高粘度的流体。（二）提高电潜泵井系统效率技术（二）提高电潜泵井系统效率技术4改变潜油电泵的流道 通常情况下，通过改变井口油嘴大小控制整个系统处于高效区工作：即按照油井最大产液量匹配潜油电