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摘 要：杆泵采油是世界石油工业传统的采油方式之一，也是迄今在采油工程中一直占主导地位的人工举升方式，有杆泵采油井所占比例还在不断增大是石油生产中的主要耗电的采油方式。提高有杆泵采油井的系统效率，对机采井保持节能高效开采，提高企业的经济效益具有十分重要意义。
关键词：抽油机 节点分析 能耗 降低 优化
抽油机系统工作时，是一个能量不断传递和转化的过程，而能量的每次传递都有一定的损失。由地面供入系统的能量减去系统的各种损失，就是系统供给液体的有效能量，将液体举升至地面的有效功功率与系统输入功率的比值即为抽油机系统效率。抽油机系统效率是衡量抽油机井能耗的重要指标，也是一项综合性计算指标，它涉及到日产液量、动液面深度、油压、套压和耗电量（电流、电压、有效功率）等多项参数。全面系统地分析影响有杆抽油系统效率的因素及能量在传递过程中消耗的原因，开展提高抽油系统效率研究对实现高效经济采油的有重要的意义。
1节点效率及能耗影响因素分析
1 .1 影响地面效率及能耗的因素分析
1. 1.1 电动机对系统效率及能耗的影响
与游梁式抽油机相匹配的是三相异步电动机，在理想情况下的效率为90%左右。据计算，其功率因数大多小于0.4，负载率不足30%，浪费电能现象严重。原因是，抽油机所用电动机的工作载荷是带冲击的周期性交变载荷，与按恒定载荷设计制造的通用电动机的工作特征不匹配。通用电动机的机械特征是在运行过程中其转速随载荷变化不大，而抽油机的交变载荷增加了电动机的电能损耗，再加上选择的抽油机与实际需要不匹配，降低了整机的运行效率。
1.1.2 皮带一减速箱的影响
皮带一减速箱效率η2 ，又可分为皮带效率η皮 ，减速箱效率η减 ，一般η皮在92%～95%之间， η减为91%，所以理论上η2应在84%～86%之间。
1.1.3 四连杆机构的影响
四连杆机构的能量损失主要为轴承、密封处的摩擦损失及钢丝绳变形损失。
1.2 影响井下效率及能耗因素分析
生产井井下部分分效率其值偏低，是提高系统效率的关键所在。
1. 2.1 泵效对井下效率及能耗的影响
泵效α排=Q/Q理， 泵效偏低主要原因是深井泵充满度差及非正常漏失，这应是提高油井产量和系统效率的主攻方向之一。其次还受到有效扬程小、油井结盐、结蜡、出砂、偏磨等的影响，因而提高油井产液量、降低油井动液面以增大有效功率是提高系统效率的又一关键.泵效对井下效率的影响主要表现在：一是泵、管漏失严重影响井下效率。实际上，深井泵正常漏失量（柱塞与衬套间的设计漏失量）很小，因而它对井下效率影响很小，这里的“漏失”是指除正常漏失外的所有漏失即非正常漏失。深井泵的非正常漏失，不仅会减少有效功率，而且将增加井下损耗，所以非正常漏失将严重影响井下效率，使之降低。二是气体影响井下效率，油井不同程度的气体影响，使得泵充满度降低，甚至气锁，影响了泵排量系数。三是供液不足影响井下效率。部分油井供液能力差，深抽措施未能及时跟上，沉没度不够，导致泵充满度降低，影响了井下效率。
1. 2.2冲次对系统效率的影响
冲次较高的油井，其有效功率均偏低。冲次越高，抽油机悬点承受的动力也越大，抽油杆与液体间的粘滞阻力也越大，特别在斜井及稠油中杆管间的摩擦力及摩擦次数增加，相应的损耗明显增加。
1.2.3 有效扬程小对井下效率及能耗的影响
抽油机井液面在井口，泵的举升高度很小，从而造成有功功率的减少， 计算出的系统效率很低。
有杆抽油系统在运行过程中，其损失功率对于一定井况，机型及抽汲参数其值变化不大，由于损失功率基本一定，当水功率过底时势必造成系统效率偏低。因此提高系统效率就必须提高水功率。提高水功率需要通过提高泵效及有效扬程来实现。 有杆抽油系统的有效扬程由动液面深度、油管压力、套管压力及井液密度决定。型及抽汲参数对有效扬程没有影响。如果要提高有效扬程，必须提高动液面深度、油管压力，降低套管压力。根据有关研究表明，有效扬程不是越高越好，当泵挂深度一定时，随着有效扬程的增加，导致沉没度减小，导致泵效降低，致使产液量降低，从而影响系统效率的提高。因此针对不同的油田区块为提高抽油机井的系统效率应该确定合理的有效扬程。
2低抽油机井系统能耗的措施
2.1 推广应用节能设备
节能设备的应用主要包括节能型抽油机、电动机、配电箱等。节能型抽油机使净扭矩曲线变缓、波动小，生产运行平稳，节电效果好。据统计，应用节能型抽油机，能使单井系统效率提高4%～10%。节能电机主要通过改善电动机的机械特性、提高电动机的负荷率和功率因数，从而提高系统运行效率，实现节能。节能型配电箱，通过调压提高电动机功率利用率和无功补偿技术，达到节能效果。
2.2 提高电动机负载率
电动机低负荷率下的效率低和功率因数低是抽油机浪费电能的原因之一，电动机负载率提高7%～12%，系统效率提高2%～4%，当电动机负载率低于25%时，就应该考虑降低电动机的容量级别。
2.3 合理选用抽油机机型
抽油机的悬点载荷状况是影响抽油机能耗的主要因素，抽油机的负载率在80%左右为最佳状态。由于油井井况多变，因此要经常调节平衡，平衡度好的抽油机，在稳定生产的情况下，拖动电动机发电的情况少。
2.4 安装无功补偿装置
单井功率因数补偿柜是在变压器低压侧投加电容，利用无功就地补偿装置产生的电容性电流抵消电动机感性电流。油井安装无功补偿器后，降低了線路的损耗和变压器的损耗，从而提高功率因数，提高效率，达到节电目的。
2. 5采用配套措施
为了克服气体对泵效的不良影响，根据油井产量、气油比大小及地层情况等，可以采用井下分离器、助流器等先进成熟的工艺技术，促使抽油机系统效率的提高。
2.6 优化系统参数
有杆抽油系统优化设计是以油层、井筒以及抽油设备（机、杆、泵）所组成的有杆抽油系统为研究对象，以油层、井筒、机—杆—泵三个子系统的协调为基础，合理配置生产设备和优化设计系统生产参数。在满足油井产量的前提下，优选冲次、冲程和泵径，组成最优组合，是保证油井系统效率高，能耗少的重要措施之一。
2.7 加强抽油机井的科学管理
提高日常管理水平保证抽油机的平衡度要求。 抽油机不平衡，会造成抽油机寿命缩短、杆断、电能浪费等。平衡好的抽油机，可减小对电动机的容量需求，有利于提高电动机运行效率。
结论
抽油机井目前普遍存在系统效率偏低的问题。通过对机采系统的理论计算，分析了系统效率的构成及影响因素，认为地面设备、井下工具、采油管理等都不同程度地影响了机采井系统效率的提高，从而从管理和新技术运用等方面有针对性地提出了提高机采井系统效率的多项措施。提高抽油机系统效率的措施和方法。
提高系统效率是节能降耗的一项重要指标。要想提高系统效率，一方面要通过加强管理、完善注采系统来提高油井产量、增加抽油泵的有效扬程；另一方面，要通过新工艺、新技术的运用，减少机采系统在能量传递过程中的损耗。将这两方面有效地结合起来，将会使机采井系统效率有更大的提高。
关键词：抽油机 节点分析 能耗 降低 优化
抽油机系统工作时，是一个能量不断传递和转化的过程，而能量的每次传递都有一定的损失。由地面供入系统的能量减去系统的各种损失，就是系统供给液体的有效能量，将液体举升至地面的有效功功率与系统输入功率的比值即为抽油机系统效率。抽油机系统效率是衡量抽油机井能耗的重要指标，也是一项综合性计算指标，它涉及到日产液量、动液面深度、油压、套压和耗电量（电流、电压、有效功率）等多项参数。全面系统地分析影响有杆抽油系统效率的因素及能量在传递过程中消耗的原因，开展提高抽油系统效率研究对实现高效经济采油的有重要的意义。
1节点效率及能耗影响因素分析
1 .1 影响地面效率及能耗的因素分析
1. 1.1 电动机对系统效率及能耗的影响
与游梁式抽油机相匹配的是三相异步电动机，在理想情况下的效率为90%左右。据计算，其功率因数大多小于0.4，负载率不足30%，浪费电能现象严重。原因是，抽油机所用电动机的工作载荷是带冲击的周期性交变载荷，与按恒定载荷设计制造的通用电动机的工作特征不匹配。通用电动机的机械特征是在运行过程中其转速随载荷变化不大，而抽油机的交变载荷增加了电动机的电能损耗，再加上选择的抽油机与实际需要不匹配，降低了整机的运行效率。
1.1.2 皮带一减速箱的影响
皮带一减速箱效率η2 ，又可分为皮带效率η皮 ，减速箱效率η减 ，一般η皮在92%～95%之间， η减为91%，所以理论上η2应在84%～86%之间。
1.1.3 四连杆机构的影响
四连杆机构的能量损失主要为轴承、密封处的摩擦损失及钢丝绳变形损失。
1.2 影响井下效率及能耗因素分析
生产井井下部分分效率其值偏低，是提高系统效率的关键所在。
1. 2.1 泵效对井下效率及能耗的影响
泵效α排=Q/Q理， 泵效偏低主要原因是深井泵充满度差及非正常漏失，这应是提高油井产量和系统效率的主攻方向之一。其次还受到有效扬程小、油井结盐、结蜡、出砂、偏磨等的影响，因而提高油井产液量、降低油井动液面以增大有效功率是提高系统效率的又一关键.泵效对井下效率的影响主要表现在：一是泵、管漏失严重影响井下效率。实际上，深井泵正常漏失量（柱塞与衬套间的设计漏失量）很小，因而它对井下效率影响很小，这里的“漏失”是指除正常漏失外的所有漏失即非正常漏失。深井泵的非正常漏失，不仅会减少有效功率，而且将增加井下损耗，所以非正常漏失将严重影响井下效率，使之降低。二是气体影响井下效率，油井不同程度的气体影响，使得泵充满度降低，甚至气锁，影响了泵排量系数。三是供液不足影响井下效率。部分油井供液能力差，深抽措施未能及时跟上，沉没度不够，导致泵充满度降低，影响了井下效率。
1. 2.2冲次对系统效率的影响
冲次较高的油井，其有效功率均偏低。冲次越高，抽油机悬点承受的动力也越大，抽油杆与液体间的粘滞阻力也越大，特别在斜井及稠油中杆管间的摩擦力及摩擦次数增加，相应的损耗明显增加。
1.2.3 有效扬程小对井下效率及能耗的影响
抽油机井液面在井口，泵的举升高度很小，从而造成有功功率的减少， 计算出的系统效率很低。
有杆抽油系统在运行过程中，其损失功率对于一定井况，机型及抽汲参数其值变化不大，由于损失功率基本一定，当水功率过底时势必造成系统效率偏低。因此提高系统效率就必须提高水功率。提高水功率需要通过提高泵效及有效扬程来实现。 有杆抽油系统的有效扬程由动液面深度、油管压力、套管压力及井液密度决定。型及抽汲参数对有效扬程没有影响。如果要提高有效扬程，必须提高动液面深度、油管压力，降低套管压力。根据有关研究表明，有效扬程不是越高越好，当泵挂深度一定时，随着有效扬程的增加，导致沉没度减小，导致泵效降低，致使产液量降低，从而影响系统效率的提高。因此针对不同的油田区块为提高抽油机井的系统效率应该确定合理的有效扬程。
2低抽油机井系统能耗的措施
2.1 推广应用节能设备
节能设备的应用主要包括节能型抽油机、电动机、配电箱等。节能型抽油机使净扭矩曲线变缓、波动小，生产运行平稳，节电效果好。据统计，应用节能型抽油机，能使单井系统效率提高4%～10%。节能电机主要通过改善电动机的机械特性、提高电动机的负荷率和功率因数，从而提高系统运行效率，实现节能。节能型配电箱，通过调压提高电动机功率利用率和无功补偿技术，达到节能效果。
2.2 提高电动机负载率
电动机低负荷率下的效率低和功率因数低是抽油机浪费电能的原因之一，电动机负载率提高7%～12%，系统效率提高2%～4%，当电动机负载率低于25%时，就应该考虑降低电动机的容量级别。
2.3 合理选用抽油机机型
抽油机的悬点载荷状况是影响抽油机能耗的主要因素，抽油机的负载率在80%左右为最佳状态。由于油井井况多变，因此要经常调节平衡，平衡度好的抽油机，在稳定生产的情况下，拖动电动机发电的情况少。
2.4 安装无功补偿装置
单井功率因数补偿柜是在变压器低压侧投加电容，利用无功就地补偿装置产生的电容性电流抵消电动机感性电流。油井安装无功补偿器后，降低了線路的损耗和变压器的损耗，从而提高功率因数，提高效率，达到节电目的。
2. 5采用配套措施
为了克服气体对泵效的不良影响，根据油井产量、气油比大小及地层情况等，可以采用井下分离器、助流器等先进成熟的工艺技术，促使抽油机系统效率的提高。
2.6 优化系统参数
有杆抽油系统优化设计是以油层、井筒以及抽油设备（机、杆、泵）所组成的有杆抽油系统为研究对象，以油层、井筒、机—杆—泵三个子系统的协调为基础，合理配置生产设备和优化设计系统生产参数。在满足油井产量的前提下，优选冲次、冲程和泵径，组成最优组合，是保证油井系统效率高，能耗少的重要措施之一。
2.7 加强抽油机井的科学管理
提高日常管理水平保证抽油机的平衡度要求。 抽油机不平衡，会造成抽油机寿命缩短、杆断、电能浪费等。平衡好的抽油机，可减小对电动机的容量需求，有利于提高电动机运行效率。
结论
抽油机井目前普遍存在系统效率偏低的问题。通过对机采系统的理论计算，分析了系统效率的构成及影响因素，认为地面设备、井下工具、采油管理等都不同程度地影响了机采井系统效率的提高，从而从管理和新技术运用等方面有针对性地提出了提高机采井系统效率的多项措施。提高抽油机系统效率的措施和方法。
提高系统效率是节能降耗的一项重要指标。要想提高系统效率，一方面要通过加强管理、完善注采系统来提高油井产量、增加抽油泵的有效扬程；另一方面，要通过新工艺、新技术的运用，减少机采系统在能量传递过程中的损耗。将这两方面有效地结合起来，将会使机采井系统效率有更大的提高。