摘要結合油田生產工作實際，著重分析了機械採油系統有桿幫浦系統效率的組成、有桿幫浦理論系統效率、有桿幫浦實際系統效率、機械採油井系統效率測試及其計算方法，並對影響機械採油有桿幫浦系統效率十個方面的主要因素進行了分析，提出了提高抽油機井系統效率的方法和途徑。
關鍵詞：機械採油，系統效率，有桿幫浦，節能
目錄第1章前言 1
第2章有杆幫浦系統效率 2
2.1有桿幫浦系統效率的構成 2
2.2 有桿幫浦理論系統效率 2
2.3 有桿幫浦實際系統效率 2
第3章機械採油井系統效率測試及計算方法 3
3.1 適用範圍 3
3.2 定義 3
3.3 測點選擇及測試引數 4
3.4 計算公式 4
第4章影響機械採油有桿幫浦系統效率的主要因素 6
第5章提高機械採油有桿幫浦系統效率的途徑和方法 7
參考文獻 10
致謝 11
機械採油是利用機械方法將**從井筒提公升到地面的生產過程。目前，機械採油在國內外的油田開發中約佔油井總數的90％左右。其中又以有杆幫浦機械採油所佔比重最大，而且絕大多數為抽油機井。
提高機械採油系統的執行效率，已成為各油田節能降耗、降低生產成本、提高經濟效益的乙個重要的問題。近幾年來，各油田圍繞提高機械採油系統的執行效率做了大量的工作，取得了良好的效果。以勝利油田為例，全油田機械採油系統的平均執行效率由過去的18％左右提高到現在的25％左右。
但與中國石化集團公司總的節能期望目標以及國外先進油田的34％以上的系統效率相比，仍有一定差距。造成這種狀況的原因主要有：相當一部分井的動液面在井口而幫浦掛較深；部分井的產液量比較低；部分電機的效率低；大馬拉小車；部分井的套壓比回壓大造成有效揚程較低等。
若能解決好這些問題就可以大幅度地提高機械採油系統的效率，節約大量電能。由此可見，開展機械採油系統的節能潛力分析與研究是十分必要的。
有桿幫浦系統分為地面和地下兩個部分八個單元。
地面部分：電機、皮帶、減速箱、四連桿、懸繩、盤根。地下部分：管桿柱、深井幫浦。
抽油機常用的動力裝置是y系列三相非同步電動機。y系列電機效率為92％左右。傳動皮帶常用的是三角皮帶，傳動效率為97％～98％。
減速箱的效率為95％～97％。四連桿機構有三個活動鉸鏈點、三副滑動軸承，其傳動效率為91％～94％。
懸繩一般使用鋼絲繩。由於鋼絲繩的彈性變形造成部分功率損失，其傳動效率為98％～99％。
井口光桿與盤根間摩擦力的大小除受光桿本身光潔度的影響外，還受到盤根壓緊程度的影響。理想情況下，傳遞效率可達98％～99％。管桿柱部分損失主要包括井下的各種摩擦損失和彈性伸縮造成的功率損失，其效率可達91.
6％。深井幫浦效率主要受三方面因素的影響：管桿柱的彈性伸縮、氣體或充滿度的影響、漏失影響。其效率可達85.2％～88.4％。
(1)地面部分效率： =72％～82％
(2)地下部分效率： =77％～80％
(3)單井理論系統效率： = =55％～65％
(1)平均系統效率
=100%
式中 —乙個區塊的抽油機井平均系統效率，％；
—單井抽油機輸入功率，kw；
—單井抽油機系統效率，％。
(2)單井系統效率
式中 q—單井日產液量，；
h—有效揚程，m；
—電動機輸入功率，kw；
—油井液體密度， ；
—重力加速度，9.8m。
本測試方法是關於遊梁式抽油機一深井幫浦採油井(抽油機井)系統效率的測試方法。它適用於抽油機井系統效率和各分效率的測試。
(1)抽油機井系統：包括電動機、抽油機、抽油杆、深井幫浦、井下管柱和井口裝置。
(2)抽油機的輸入功率：拖動抽油機的電動機的輸入功率為抽油機的輸入功率。
(3)抽油機井的光桿功率：光桿提公升液體和克服井下各種阻力所消耗的功率為抽油機的光桿功率。
(4)抽油機的有效功率：在一定揚程下，以一定的排量將井下液體提公升到地面所需要的功率為抽油機的有效功率，也叫水功率。
(5)抽油機井的系統效率：抽油機的有效功率與輸入功率的比值為抽油機的系統效率，即
抽油機的系統效率可分為地面效率和井下效率兩部分。以光桿懸繩器為界，懸繩器以上的機械傳動效率和電動機執行效率的乘積為地面效率；懸繩器以下到深井幫浦，由深井幫浦再到井口(包括回壓)的效率為井下效率。
(6)抽油機井的地面效率：光桿功率與電動機輸入功率的比值為抽油機的地面效率，即
(7)抽油機井的井下效率：抽油機的有效功率與光桿功率的比值為抽油機井的井下效率，即
(1)在進行輸入功率、電流、電壓、功率因數、上下行電流的測試時，一定要在自控箱的輸入端進行，不要在電機處進行，否則會把電容的電流包括在裡面。這樣，所測引數將比實際值要小，是不準確的。
(2)測試引數包括：輸入功率、電流、電壓、功率因數、上下行電流、回壓、套壓、動液面、日產液量、含水率、**密度、示功圖。
(1)電動機輸入功率：通過儀器(電能平衡測試儀或電動機經濟執行測試分析儀)直接測得或先測得電流、電壓、功率因數後再通過公式計算
kw(2)光桿功率：由示功圖計算
式中 —抽油機井的光桿功率，kw；
a—示功圖的面積，；
—示功圖減程比，m／mm；
—示功圖力比，n／mm；
—實測平均衝次，次／min。
(3)有效功率
式中 —有效功率，kw；
—油井日產液量，；
—有效揚程．m；
—油井液體密度， ；
—重力加速度，9.8m。
(4)有效揚程
式中 —油井動液面，m；
—井口油管壓力，mpa；
—井口套管壓力，mpa；
—油井液體密度， ；
—重力加速度，9.8m。
(5)油井液體密度
式中 —含水率，％；
—**密度， ；
—水的密度， 。
(6)抽油機單井系統效率
(7)平均系統效率
式中 —個區塊的抽油機井平均系統效率，％；
—單井抽油機輸入功率，kw；
—單井抽油機系統效率，％。
抽油機井系統效率在理論上可以達到55％ ～65％，但是從最近幾年的油田現場測試結果看，實際平均系統效率只有25％左右，即使是平均系統效率最高的區塊也只有30％左右，不到抽油機井系統效率理論值的50％。影響抽油機井系統效率的主要因素有：
(1)電機負載率的影響。常用電機最佳執行效率在額定負載附近，即在0.7～1.
1之間，而現場上大多數電機的負載率都比較低，一般只有30％左右。因此「大馬拉小車」是造成電機執行效率低的主要原因。油田的實驗表明，提高電機負載率5％ ～10％，系統效率可提高2％～4％，節電率可達10％左右。
(2)傳動皮帶的影響。採用三角皮帶傳動時，由於其彈性方面的原因，其張緊程度難以保證，不可避免地要出現相互錯動、打滑和震動，造成部分能量損失。
(3)抽油機的影響。普通遊梁式抽油機採用的是對稱迴圈工作方式，上下衝程的執行時間相同，平衡重和懸點負荷重對曲柄軸產生的迭加扭矩呈週期性波動，其幅度和頻率都比較大。抽油機的這種工作狀況對三相非同步電動機來說是不理想的，造成能耗偏高、系統效率偏低。
(4)平衡程度的影響。抽油機的平衡程度反映了抽油機執行的平穩程度，其好壞直接影響到抽油機的耗電量，現場測試表明，在不同的平衡狀況下，電動機電流有較大差異，從而造成輸入功率的變化。即使抽油機軸功率相同，也可能造成輸入功率有較大的變化。
(5)盤根的影響。盤根在使用中與光桿摩擦產生阻力，根據其材質及壓緊程度的不同產生的阻力有較大的變化，由於阻力的作用，造成耗電量的增加。
(6)工作制度的影響。工作制度直接影響到整個抽油系統。合理的工作制度(衝程、衝次、幫浦徑)可使排液量與地層的供液量相匹配，使幫浦在較佳的工作狀況下工作，提高產液量。
(7)油管伸縮的影響。由於油管下端不固定，所以油管的伸縮會使地面傳遞下去的功率和衝程損失一部分，特別是深抽井，油管的伸縮帶來的損失最大。
(8)氣體對幫浦的影響。幫浦的充滿程度是影響幫浦效的主要因素之一。在生產過程中由於氣體的影響，使幫浦不能有效充滿，降低了幫浦的排量及井下效率。
(9)幫浦漏的影響。隨著深井幫浦工作時間的延長，各種磨損也隨之增加，造成深井幫浦的漏失，從而使幫浦效降低。
(10)抽油杆彎曲及摩擦的影響。在抽油過程中，抽油桿柱有時和油管摩擦，特別是抽油杆的下部彎曲，造成有效載荷的波動，使系統效率降低。
(1)合理配置電機。配置電機應充分利用電機的負載能力，盡量做到使電機的負載率達到或接近最佳負載率，即在0.7～1.
1之間。生產過程中，可按實測功圖採用如下公式計算光桿功率，合理選擇電機。
式中 —光桿功率，kw；
—實測最大負荷，kn；
—實測最小負荷，kn；
—衝程，m；
—衝次，次／min。
(2)使用新型節能系列電機。
(3)採用終端無功補償，提高功率因數。目前，全廠所有的抽油機自控箱都安裝了電力電容器，全部實現了對線路的無功補償，功率因數由補償前的不足0．4提高到現在的0．55左右，效果非常明顯。
(4)選用高效傳動帶。採用窄形聯組帶或齒形同步帶，以克服因震動、打滑現象造成的損失。使用普通三角帶以每組5根為最佳組合。
(5)使用節能抽油機。現在油井上使用的抽油機多數為普通遊梁式抽油機，節能抽油機的數量較少。目前，在油井上使用的節能抽油機主要有兩種：
一種是異向曲柄平衡抽油機，它是非對稱迴圈的梁式抽油機，即懸點的上行曲柄轉角大於180。，下行曲柄轉角小於180。，懸點上行所用的時間比下行所用的時間略長，這樣懸點上行速度曲線比較平緩，加速度減小，動載也就相應減少，故比普通遊梁式抽油機省電，並且可以提高幫浦效；另一種是鏈條抽油機，它具有衝程長、負荷能力大，平衡效果好、省電等特點，特別適合在稠油井和中深井上使用，鏈條抽油機懸點運動均勻、電機損耗小、工作電流小、效率高。
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