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摘要：采油螺杆泵是用于机械采油的一种抽油泵，该泵是由地面驱动装置，匀速带动加强级抽油杆转动，驱动井下螺杆泵工作，达到抽吸地下原油的作用。具有结构简单、体积小、重量轻、使用维修方便、节约能源、价格低等特点，能泵送的液体种类较宽，包括高粘度油，高含脂油，含砂、含气原油。影响机采井系统效率的因素很多，且相互之间的关系复杂。机采井系统效率作为油田生产的重要技术指标之一，不仅反映了其生产运行及节能降耗状况，而且也反映了油田整体的技术装备和管理水平。
关键词：举升工艺；系统效率；节能运行；检泵周期
对油田螺杆泵机采井系统效率进行了分析，并结合实例，以工作转速为主要技术参数分析了螺杆泵举升系统地面、井筒及泵内能耗特征。在此基础上提出了提高电机负载率；提高地面传动效率；合理选择工作转速等提高螺杆泵机采井系统效率技术对策。
1 螺杆泵机采井系统效率现状
近年来螺杆泵举升工艺技术已成为油田的主要举升方式之一。围绕螺杆泵机采井油田在如何提高系统效率方面做了大量工作，取得了较好效果，见表1.
数据表明，与抽油机井相比，螺杆泵机采井泵效高 12. 7%，动液面低 361. 2 m，检泵周期短169 d。表1数据表明，螺杆泵机采井装机功率低8. 2 kW、功率利用率高15%，系统效率高 3.7%。螺杆泵表现出了装机功率小、泵效高、系统效率高等技术优势。《油田生产系统节能监测规范》规定了螺杆泵井达到节能运行的系统效率最低保证值，即节能评价值应 35%。按照此要求，油田螺杆泵机采井系统效率还存在一定差距，因此在节能降耗方面还需进一步挖潜，检泵周期也有待进一步提高。
2 螺杆泵举升系统能耗特征
在实际生产过程中，当泵型确定后，螺杆泵井可调整的工作参数只有 1 个，即工作转速。本文以工作转速为主线，通过分析评价软件，结合实际测试数据，对螺杆泵举升系统的能耗特征及影响因素进行分析。某井基本情况为：人工井底1230. 3 m、139. 7mm 套管、螺杆泵型号 GLB1200、常规（二级减速）地面驱动装置功率 30 kW、88. 9 mm（3英寸）T BG 油管、38 m m 防脱空心抽油杆；正常生产时日产液137 t，含水94. 3%，动液面 665 m。通过调整工作转速（50～150 r/ min），对该井不同工作转速条件下的地面装置、井筒、螺杆泵 3 部分能耗进行了测试分析。
2.1地面部分。地面部分包括电控箱、电机和减速箱能耗特征数据可看出，地面部分能耗主要有 2 个特征。1）随工作转速上升，电机负载率及地面传动效率增加。2）在较低转速（< 90 r/ m in）下，地面传动效率增速较快，与50 r/ min 相比，90 r/min 时地面传动效率高 15. 1%；在较高转速（> 90r/ min）下，地面传动效率增速变缓，保持在 60% 以上，较为稳定。
2.2 井筒部分。可看井筒部分能耗主要有 2 个特征。1）在高含水条件下，油管内液流沿程损耗对工作转速的变化不敏感，占泵输出功率比例很小，基本可以忽略。2）在较低转速
（< 90 r/ min）下，井筒效率增速快，与 50 r/ min 相比，90 r/ min 时的井筒效率高21. 2%；在较高转速（> 90 r/ min）下，井筒效率超过 95%。
2. 3螺杆泵。随工作转速上升，螺杆泵机械效率逐步提高，由 50r/min 时的 63. 9% 上升150r/ min 时的 78. 6%，升幅 14. 7%。分效率测试分析结果表明，螺杆泵井在举升过程中存在一个临界工作转速，即在该转速下地面装置、井筒、螺杆泵 3 部分效率均较低，而在高于该转速时，各部分效率均处于相對较高且稳定的水平。临界工作转速为 90r/ min，对应的实测系统效率为31. 9%，超过油田29%平均水平。
3 提高效率的技术对策
1）提高电机负载率。电机负载率是指在实际工况条件下，电机的实际输出功率与电机的额定功率的百分比。对于螺杆泵举升系统，电机负载率应达到 35%。目前油田平均水平为 37.7%，处于较为合理的经济运行状态。通常情况下，现场所用三相异步电机的最佳运行效率在 0.7～ 1.1 倍额定功率附近，如果电机功率利用率过低，电机效率和功率因数下降，将会导致 大马拉小车 现象发生，影响系统效率。提高电机负载率虽然有利于提高系统效率，但对节电率没有显著影响，二者之间没有必然的因果关系。
2）提高地面传动效率。分效率测试结果表明，在螺杆泵举升系统中，地面传动效率最低，150r/ min 时也未达到 70%，说明这是提高系统效率的重要挖潜点之一。随着国内人工举升技术的不断创新发展，近年出现了一种新型螺杆泵地面直驱装置，与常规驱动装置不同，该装置是由具有空心轴结构的永磁同步电机直接驱动光杆旋转驱动井下泵工作。由于减少了皮带传动和齿轮传动，因此具有较高的地面传动效率，单井耗能效率提高了1/ 3 以上，同时还具有运转平稳、安全性好、维护费用低等一系列技术优势。
3）合理选择工作转速。工作转速的合理选择对系统的高效平稳运行具有重要影响。上述实例井分析结果表明，螺杆泵举升系统在运行过程中主要由2方面来保持较高系统效率。一是实际工作转速> 临界工作转速，以保证系统具有较高的基础分效率；二是在此基础上，进一步提高工作转速，通过增加静举升功率来提高系统效率。因此，较为合理的工作转速下限应不低于临界工作转速，上限则应综合实际生产需求和系统平稳运行等因素确定。油田螺杆泵井目前的平均工作转速仅为100 r/ min左右，仍有较大的提升空间。
4）按照左侧选取原则选井选泵。室内水力特性检测得到的螺杆泵在不同工作转速条件下泵压与有效功率的关系曲线。随转速及泵压上升，有效功率大致呈线性增长，称之为低漏失区域；在其右侧区域，虽然随转速上升有效功率上升，但随泵压上升有效功率却呈现快速下降趋势，称之为高漏失区域。在实际选井、选泵过程中，除了考虑油井产量与泵排量匹配外，更重要的也是容易被忽略的还应结合油井历史生产数据，优选泵的工作转速和工作压力，使井泵协调点尽量在低漏失区域，即左侧选取原则，这样才有利于提高系统效率。
参考文献：
[1]李正宇. 采油机械中螺杆泵的技术应用探析[J]. 化工管理. 2017（04）
关键词：举升工艺；系统效率；节能运行；检泵周期
对油田螺杆泵机采井系统效率进行了分析，并结合实例，以工作转速为主要技术参数分析了螺杆泵举升系统地面、井筒及泵内能耗特征。在此基础上提出了提高电机负载率；提高地面传动效率；合理选择工作转速等提高螺杆泵机采井系统效率技术对策。
1 螺杆泵机采井系统效率现状
近年来螺杆泵举升工艺技术已成为油田的主要举升方式之一。围绕螺杆泵机采井油田在如何提高系统效率方面做了大量工作，取得了较好效果，见表1.
数据表明，与抽油机井相比，螺杆泵机采井泵效高 12. 7%，动液面低 361. 2 m，检泵周期短169 d。表1数据表明，螺杆泵机采井装机功率低8. 2 kW、功率利用率高15%，系统效率高 3.7%。螺杆泵表现出了装机功率小、泵效高、系统效率高等技术优势。《油田生产系统节能监测规范》规定了螺杆泵井达到节能运行的系统效率最低保证值，即节能评价值应 35%。按照此要求，油田螺杆泵机采井系统效率还存在一定差距，因此在节能降耗方面还需进一步挖潜，检泵周期也有待进一步提高。
2 螺杆泵举升系统能耗特征
在实际生产过程中，当泵型确定后，螺杆泵井可调整的工作参数只有 1 个，即工作转速。本文以工作转速为主线，通过分析评价软件，结合实际测试数据，对螺杆泵举升系统的能耗特征及影响因素进行分析。某井基本情况为：人工井底1230. 3 m、139. 7mm 套管、螺杆泵型号 GLB1200、常规（二级减速）地面驱动装置功率 30 kW、88. 9 mm（3英寸）T BG 油管、38 m m 防脱空心抽油杆；正常生产时日产液137 t，含水94. 3%，动液面 665 m。通过调整工作转速（50～150 r/ min），对该井不同工作转速条件下的地面装置、井筒、螺杆泵 3 部分能耗进行了测试分析。
2.1地面部分。地面部分包括电控箱、电机和减速箱能耗特征数据可看出，地面部分能耗主要有 2 个特征。1）随工作转速上升，电机负载率及地面传动效率增加。2）在较低转速（< 90 r/ m in）下，地面传动效率增速较快，与50 r/ min 相比，90 r/min 时地面传动效率高 15. 1%；在较高转速（> 90r/ min）下，地面传动效率增速变缓，保持在 60% 以上，较为稳定。
2.2 井筒部分。可看井筒部分能耗主要有 2 个特征。1）在高含水条件下，油管内液流沿程损耗对工作转速的变化不敏感，占泵输出功率比例很小，基本可以忽略。2）在较低转速
（< 90 r/ min）下，井筒效率增速快，与 50 r/ min 相比，90 r/ min 时的井筒效率高21. 2%；在较高转速（> 90 r/ min）下，井筒效率超过 95%。
2. 3螺杆泵。随工作转速上升，螺杆泵机械效率逐步提高，由 50r/min 时的 63. 9% 上升150r/ min 时的 78. 6%，升幅 14. 7%。分效率测试分析结果表明，螺杆泵井在举升过程中存在一个临界工作转速，即在该转速下地面装置、井筒、螺杆泵 3 部分效率均较低，而在高于该转速时，各部分效率均处于相對较高且稳定的水平。临界工作转速为 90r/ min，对应的实测系统效率为31. 9%，超过油田29%平均水平。
3 提高效率的技术对策
1）提高电机负载率。电机负载率是指在实际工况条件下，电机的实际输出功率与电机的额定功率的百分比。对于螺杆泵举升系统，电机负载率应达到 35%。目前油田平均水平为 37.7%，处于较为合理的经济运行状态。通常情况下，现场所用三相异步电机的最佳运行效率在 0.7～ 1.1 倍额定功率附近，如果电机功率利用率过低，电机效率和功率因数下降，将会导致 大马拉小车 现象发生，影响系统效率。提高电机负载率虽然有利于提高系统效率，但对节电率没有显著影响，二者之间没有必然的因果关系。
2）提高地面传动效率。分效率测试结果表明，在螺杆泵举升系统中，地面传动效率最低，150r/ min 时也未达到 70%，说明这是提高系统效率的重要挖潜点之一。随着国内人工举升技术的不断创新发展，近年出现了一种新型螺杆泵地面直驱装置，与常规驱动装置不同，该装置是由具有空心轴结构的永磁同步电机直接驱动光杆旋转驱动井下泵工作。由于减少了皮带传动和齿轮传动，因此具有较高的地面传动效率，单井耗能效率提高了1/ 3 以上，同时还具有运转平稳、安全性好、维护费用低等一系列技术优势。
3）合理选择工作转速。工作转速的合理选择对系统的高效平稳运行具有重要影响。上述实例井分析结果表明，螺杆泵举升系统在运行过程中主要由2方面来保持较高系统效率。一是实际工作转速> 临界工作转速，以保证系统具有较高的基础分效率；二是在此基础上，进一步提高工作转速，通过增加静举升功率来提高系统效率。因此，较为合理的工作转速下限应不低于临界工作转速，上限则应综合实际生产需求和系统平稳运行等因素确定。油田螺杆泵井目前的平均工作转速仅为100 r/ min左右，仍有较大的提升空间。
4）按照左侧选取原则选井选泵。室内水力特性检测得到的螺杆泵在不同工作转速条件下泵压与有效功率的关系曲线。随转速及泵压上升，有效功率大致呈线性增长，称之为低漏失区域；在其右侧区域，虽然随转速上升有效功率上升，但随泵压上升有效功率却呈现快速下降趋势，称之为高漏失区域。在实际选井、选泵过程中，除了考虑油井产量与泵排量匹配外，更重要的也是容易被忽略的还应结合油井历史生产数据，优选泵的工作转速和工作压力，使井泵协调点尽量在低漏失区域，即左侧选取原则，这样才有利于提高系统效率。
参考文献：
[1]李正宇. 采油机械中螺杆泵的技术应用探析[J]. 化工管理. 2017（04）