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[摘要] 机采系统效率是衡量单井运行工况和运行能耗的重要经济技术指标，因此通过研究和应用各种抽油机控制方式，提高机采系统效率技术是改善油井运行工况和降低机采能耗的一条重要途径。
[关键字]效率 制约 分析
[中图分类号] TE25 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-2-23-1
1 辽河油田机采系统效率现状
选择几个有代表性的单位，开展了机采系统效率的普测工作。共测试3980口井，占当年抽油机开井数的60%。单井平均日耗电为 196.5kwh，平均单井系统效率 19.34 %。其理论最大目标值为40.4%，相比还有20.96%的潜力，即使与国内其它油田相比（大庆31.08%、河南30%、中原27.38%、胜利27.23%、玉门25%、大港23.6%），也存在较大差距。
2 主要制约因素分析
2.1 设备老化，系统阻力过大
辽河油田抽油机新度系数仅0.24，由于抽油机服役年限长，机械性能变差，运行部件不灵活或磨损，造成系统阻力过大，抽油机地面传动系统的效率损失增大，进而降低地面效率和整体系统效率。同时，由于常规游梁式抽油机本身的结构性，决定了其平衡效果差，曲柄净扭矩脉动大，存在负扭矩、载荷率低、工作效率低和能耗大等缺点。
2.2 抽汲参数有待进一步优化设计
抽汲参数（冲次N 、冲程 S、泵径D以及抽油杆尺寸）对有杆抽油效率影响较大。在油井产量要求一定的情况下，不同抽汲参数，抽油机的系统效率可相差5个百分点以上。
（1）冲程：对于冲程，它的增减与理论排量的增减成正比关系，亦与杆柱惯性力增减成正比关系，但冲程对悬点载荷和交变载荷的影响相对最小，另外冲程长则冲程损失变小。综合这两个因素，应用长冲程成为一种趋向，因此应首先考虑使用抽油机具有的最大冲程。据统计，目前在用抽油机开井10500口，其中实际冲程低于抽油机最大冲程的抽油机井约占 31.3%，造成抽油机资源的浪费，也是抽汲参数调整潜力之一。
（2）冲次：对于冲次，杆柱惯性力的增值与冲次的平方成正比，冲次对悬点载荷的影响比冲程的影响大很多，同时当冲次高到某一程度时对扭矩的影响也会超过冲程，所以冲次不宜过高。尤其对于稠油井，由于大多数产量较低，如选择较小泵径的抽油泵，则易造成杆柱下行滞后、凡尔球下落滞后等不利因素，因此应相对放大泵径、缩小冲次；同时对于供液不足井也应适当降低冲次。目前为了满足生产需要，部分油田在抽油机所配备的最低冲次档次基础上应用各种方法再降低冲次。随着冲次的降低，对节能和延长抽油杆柱寿命具有积极的作用。
（3）泵径：在满足油井产量的情况下，较大抽油泵径配以合理的冲程、冲次，可以使能耗最低，即系统效率最高。其原因是大直径泵可以在较低抽汲速度下得到所要求的产液量，从而使水力损失和摩擦损失减小，因此可得到较高的系统效率。但是大直径抽油泵的使用，往往要受到套管尺寸、油管尺寸以及抽油杆强度的限制，因此存在一个经济合理范围问题。目前应用提高系统效率优化设计软件解决这个问题。尽管井下效率的挖掘潜力较大，但由于需综合考虑产量、作业成本等多种因素，需要认真分析，对症下药。
2.3 抽油机系统的动平衡尚需优化
抽油机的平衡度、驴头与井口的对中情况、传动皮带的张紧程度等等都会影响有杆泵抽油系统效率。尤其是游梁式抽油机的平衡率对抽油机井的系统效率影響较大，平衡差的油井能耗大，系统效率低，同时直接影响抽油机连杆机构、减速箱和电机的效率与寿命，对抽油杆的工作状况也影响很大。
目前在抽油机管理中，通常用于判断平衡与否的一个常规标准是平衡率，即抽油机上行最大电流与下行最大电流之比。游梁式抽油机的平衡率对抽油机井的系统效率影响较大，平衡差的油井能耗大，系统效率低，同时直接影响抽油机连杆机构、减速箱和电机的效率与寿命，对抽油杆的工作状况也影响很大。
2.4 平衡方法探讨
因电流曲线易获取，现场主要采用电流法调平衡。但电流平衡不能保证抽油机一定平衡，电流不平衡也不能肯定抽油机不平衡，这从理论和现场都能得到了证实。
从理论上讲，由于电机与变压器不同，抽油机空载时的电流就达额定电流30-40% ，在负载开始增加时，电流变化并不大，而是功率因数在变化，所以对于大马拉小车的抽油机（油田抽油机上这种情况很普遍）就算是不平衡从电流上也看不出来。其次是电流分不出正负，发电与用电都产生电流，一些严重不平衡的井在发电时产生一个很大的电流峰，但从电流上看还相当平衡。所以说电流如果不平衡，抽油机肯定不平衡，电流平衡了抽油机也不一定平衡。因此，用电流法调平衡不一定合理。
3 抽油机控制系统在日常生产中存在的问题
（1）电气控制参数未调整到最佳的运行状态，致使系统效率较低。
虽然有些油井使用的是调速电机，可以实现多冲次之间的转换，但在现场的使用过程中，没有根据现场的生产实际情况，来及时调整抽油机的运行参数，直接影响了抽油机的系统效率。
目前使用的抽油机变频控制柜大部分没有自动跟踪油井工况的功能，主要靠人工手动调节，由于稠油井（特别是注汽井）工况变化频繁，调节的及时性和准确性都将影响系统效率的量值，甚至起负作用。
（2）部分油井设备严重老化，运行状况较差，没有使用节能产品或使用的节能产品不具备节能效果，致使抽油机的耗能较高，系统效率较低。部分抽油机未使用节能电机、节能配电箱，并且部分节能电机、配电箱超期服役、老化现象十分突出。还有部分抽油机虽然使用了节能电机与节能配电箱，但时间较长，工况变化，节能效果不明显，甚至丧失了节能效果。
（3）低压补偿不足或没有进行低压补偿，抽油机功率因数普遍偏低，无功损耗较大。
通过对机采系统效率现状的调查及制约因素分析，开展抽油机节能研究，一方面可以降低采油能耗，缓解当前能源紧张局面，促进企业走资源消耗低、环境污染少的新型工业化道路，为企业降低生产成本、增强经济实力，树立企业形象，不断提高国际竞争力，实现可持续发展；另一方面还可以减少环境污染，改善大气环境，人居环境得到保证，人民生活安居乐业，实现了人与自然和谐发展。
参考文献
[1] 李红才，李海东.超低渗透油田抽油机参数选择[J].石油矿场机械.2010年06期.
[2] 龚大利，王金东.抽油机井地面设备组合优化与节能技术[J].科学技术与工程.2010年25期.
[关键字]效率 制约 分析
[中图分类号] TE25 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-2-23-1
1 辽河油田机采系统效率现状
选择几个有代表性的单位，开展了机采系统效率的普测工作。共测试3980口井，占当年抽油机开井数的60%。单井平均日耗电为 196.5kwh，平均单井系统效率 19.34 %。其理论最大目标值为40.4%，相比还有20.96%的潜力，即使与国内其它油田相比（大庆31.08%、河南30%、中原27.38%、胜利27.23%、玉门25%、大港23.6%），也存在较大差距。
2 主要制约因素分析
2.1 设备老化，系统阻力过大
辽河油田抽油机新度系数仅0.24，由于抽油机服役年限长，机械性能变差，运行部件不灵活或磨损，造成系统阻力过大，抽油机地面传动系统的效率损失增大，进而降低地面效率和整体系统效率。同时，由于常规游梁式抽油机本身的结构性，决定了其平衡效果差，曲柄净扭矩脉动大，存在负扭矩、载荷率低、工作效率低和能耗大等缺点。
2.2 抽汲参数有待进一步优化设计
抽汲参数（冲次N 、冲程 S、泵径D以及抽油杆尺寸）对有杆抽油效率影响较大。在油井产量要求一定的情况下，不同抽汲参数，抽油机的系统效率可相差5个百分点以上。
（1）冲程：对于冲程，它的增减与理论排量的增减成正比关系，亦与杆柱惯性力增减成正比关系，但冲程对悬点载荷和交变载荷的影响相对最小，另外冲程长则冲程损失变小。综合这两个因素，应用长冲程成为一种趋向，因此应首先考虑使用抽油机具有的最大冲程。据统计，目前在用抽油机开井10500口，其中实际冲程低于抽油机最大冲程的抽油机井约占 31.3%，造成抽油机资源的浪费，也是抽汲参数调整潜力之一。
（2）冲次：对于冲次，杆柱惯性力的增值与冲次的平方成正比，冲次对悬点载荷的影响比冲程的影响大很多，同时当冲次高到某一程度时对扭矩的影响也会超过冲程，所以冲次不宜过高。尤其对于稠油井，由于大多数产量较低，如选择较小泵径的抽油泵，则易造成杆柱下行滞后、凡尔球下落滞后等不利因素，因此应相对放大泵径、缩小冲次；同时对于供液不足井也应适当降低冲次。目前为了满足生产需要，部分油田在抽油机所配备的最低冲次档次基础上应用各种方法再降低冲次。随着冲次的降低，对节能和延长抽油杆柱寿命具有积极的作用。
（3）泵径：在满足油井产量的情况下，较大抽油泵径配以合理的冲程、冲次，可以使能耗最低，即系统效率最高。其原因是大直径泵可以在较低抽汲速度下得到所要求的产液量，从而使水力损失和摩擦损失减小，因此可得到较高的系统效率。但是大直径抽油泵的使用，往往要受到套管尺寸、油管尺寸以及抽油杆强度的限制，因此存在一个经济合理范围问题。目前应用提高系统效率优化设计软件解决这个问题。尽管井下效率的挖掘潜力较大，但由于需综合考虑产量、作业成本等多种因素，需要认真分析，对症下药。
2.3 抽油机系统的动平衡尚需优化
抽油机的平衡度、驴头与井口的对中情况、传动皮带的张紧程度等等都会影响有杆泵抽油系统效率。尤其是游梁式抽油机的平衡率对抽油机井的系统效率影響较大，平衡差的油井能耗大，系统效率低，同时直接影响抽油机连杆机构、减速箱和电机的效率与寿命，对抽油杆的工作状况也影响很大。
目前在抽油机管理中，通常用于判断平衡与否的一个常规标准是平衡率，即抽油机上行最大电流与下行最大电流之比。游梁式抽油机的平衡率对抽油机井的系统效率影响较大，平衡差的油井能耗大，系统效率低，同时直接影响抽油机连杆机构、减速箱和电机的效率与寿命，对抽油杆的工作状况也影响很大。
2.4 平衡方法探讨
因电流曲线易获取，现场主要采用电流法调平衡。但电流平衡不能保证抽油机一定平衡，电流不平衡也不能肯定抽油机不平衡，这从理论和现场都能得到了证实。
从理论上讲，由于电机与变压器不同，抽油机空载时的电流就达额定电流30-40% ，在负载开始增加时，电流变化并不大，而是功率因数在变化，所以对于大马拉小车的抽油机（油田抽油机上这种情况很普遍）就算是不平衡从电流上也看不出来。其次是电流分不出正负，发电与用电都产生电流，一些严重不平衡的井在发电时产生一个很大的电流峰，但从电流上看还相当平衡。所以说电流如果不平衡，抽油机肯定不平衡，电流平衡了抽油机也不一定平衡。因此，用电流法调平衡不一定合理。
3 抽油机控制系统在日常生产中存在的问题
（1）电气控制参数未调整到最佳的运行状态，致使系统效率较低。
虽然有些油井使用的是调速电机，可以实现多冲次之间的转换，但在现场的使用过程中，没有根据现场的生产实际情况，来及时调整抽油机的运行参数，直接影响了抽油机的系统效率。
目前使用的抽油机变频控制柜大部分没有自动跟踪油井工况的功能，主要靠人工手动调节，由于稠油井（特别是注汽井）工况变化频繁，调节的及时性和准确性都将影响系统效率的量值，甚至起负作用。
（2）部分油井设备严重老化，运行状况较差，没有使用节能产品或使用的节能产品不具备节能效果，致使抽油机的耗能较高，系统效率较低。部分抽油机未使用节能电机、节能配电箱，并且部分节能电机、配电箱超期服役、老化现象十分突出。还有部分抽油机虽然使用了节能电机与节能配电箱，但时间较长，工况变化，节能效果不明显，甚至丧失了节能效果。
（3）低压补偿不足或没有进行低压补偿，抽油机功率因数普遍偏低，无功损耗较大。
通过对机采系统效率现状的调查及制约因素分析，开展抽油机节能研究，一方面可以降低采油能耗，缓解当前能源紧张局面，促进企业走资源消耗低、环境污染少的新型工业化道路，为企业降低生产成本、增强经济实力，树立企业形象，不断提高国际竞争力，实现可持续发展；另一方面还可以减少环境污染，改善大气环境，人居环境得到保证，人民生活安居乐业，实现了人与自然和谐发展。
参考文献
[1] 李红才，李海东.超低渗透油田抽油机参数选择[J].石油矿场机械.2010年06期.
[2] 龚大利，王金东.抽油机井地面设备组合优化与节能技术[J].科学技术与工程.2010年25期.