机采系统效率测试与计算

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抽油机井系统效率测试方法及其应用

抽油机井系统效率测试方法及其应用摘要：抽油井（也称机采井，其系统称为机采系统）是胜利油田孤岛采油厂主要耗能设备，也是采油厂的耗能大户。

2010年孤岛采油厂油井平均功率因数偏低，只有0.5--0.75。

介绍了抽油机井系统效率测试方法。

关键词：机采系统效率测试调平衡低冲次变频1前言机采井是中石化胜利油田第二大采油厂孤岛采油厂主要耗电设备，是采油厂的耗电大户。

2010年完成机采系统效率测试585井次，分别为常规测试、节能四新项目对比测试及技改项目对比测试等。

根据测试数据统计分析，采油厂平均机采系统效率为32.9％，最高52.65％，最低5.52％，10％以下井25口，效率为10％－20％井89口，效率为20％－30％井298口，效率为30％以上井149口。

前期采油厂经过永磁电机配套变压器改造、机采井优化设计及节能技术改造等项目，机采系统效率已达到胜利油田较高水平，但仍有部分区块由于产能不足，液量低等原因，导致系统效率较低，机采系统仍有很大节能潜力。

2抽油机井系统效率测试方法2.1现场测试目前机采井系统效率测试主要分为电参数测试及示功图测试，两种测试同时进行。

其目的主要是测试输入功率及光杆功率，计算地面效率、井下效率及系统效率。

2.2测试数据采集及分析测试电参数，测试时间3分钟，测试参数主要有输入功率、功率因数、功率平衡度、电参数曲线图等。

以KXK71-93井为例，见图1－图2。

图1 KXK71-93井电能参数曲线图2 KXK71-93电能参数表3机采系统评价指标及达标情况机采系统评价指标主要有功率因数、平衡度、系统效率、百米吨液耗电等四项指标，具体测试结果见表1，石油行业机采系统评价指标见表2。

表12010年孤岛采油厂机采系统测试数据表2石油行业机采系统评价指标由表1、表2可以看出，采油厂机采系统已达到或超过石油行业评价指标。

4抽油机井系统效率测试方法的现场应用4.1调平衡试验针对功率不平衡井进行了调平衡试验，选取了5口抽油机井进行功率平衡度调整，并在调整前后进行了测试（表3）。

机采井系统效率界限分析及指标评价管理研究

的确定。这可以通过式（）与（）对应计算得４５
抽油机井系统效率进行综合评价、宏观管理和
考核。１．采液指数与系统效率的关系
到，对式（）求一阶和二阶导数，令ｑ为０可求４
得一个Ｐ，；式（）中ＧＲ为气液比，该式为隐５Ｌ
目前计算和管理抽油机井系统效率采取单井逐
一
力下合理的产量、有效举升高度等参数的最值范
围，此条件下抽油机井输入功率可由式（）确定。２因此由式（）可确定不同采液指数条件下所能提１
分析判断方式，对抽油机井系统效率缺乏综合性
３．系统效率上限的应用
的需投入节能设备才能得到较好效果，投入较高。
应用系统效率潜力上限能较好地指导抽油机井参数优化设计。对比了５９口井的设计目标、实测
效果和上限水平的差距，这些井在设计优化目标时
图２系统效率指标控制
０
图ｌ系统效率潜力
问的关系。但油井实际系统效率数据拟和的系统效
系统效率潜力图主要由系统效率上限线划分两
维普资讯
１６
油气田地面工程第２卷第４期（０７４６２０．）
个区间。按图１示，处于每个采液指数范围内的所
若要达到最高限则需进行抽汲系统的整体优化，有

机采系统效率试题答案

机采系统效率试题及答案一、选择题1、在抽油机井能耗评价和考核方面，目前国内外普遍应用的经济指标是（A）A、系统效率B、吨液耗电C、泵效D、功率因数2、目前各油田低产低液井应用最广的抽油机配套电机是（A ）A、永磁低速电机B、永磁电机C、超高转差电机D、直线电机3.游梁式抽油机的减速器一般采用（A）减速。

A 三轴两级B 两轴三级C 一轴两级D 两轴两级4．通过对比上下冲程电流强度的峰值来判断抽油机的平衡，下面说法正确的是（ D ）：A、I上≠I下时，抽油机平衡B、I上＞I下时，说明平衡过重C、I上＜I下时，说明平衡过轻D、I上＜I下时，说明平衡过重5.一抽油井油稠，应选择的合理抽汲参数为（ B ）。

A、长冲程、小冲数、小泵径B、长冲程、小冲数、大泵径C、冲程、大冲数、大泵径D、小冲程、小冲数、小泵径6．油田上的生产井，按其生产方式的不同，可分为自喷采油和（ A ）。

A、机械采油B、抽油机井采油C、电动潜油泵采油D、电动螺杆泵采油7、普通电动机功率利用率是指（D）的利用程度。

A、输入功率B、输出功率C、有功功率D、额定功率8、抽油机井示功图是描绘抽油机井( D )曲线。

(A)驴头悬点载荷与减速箱扭矩的关系 (B)驴头悬点载荷与井口油压的关系(C)减速箱的扭矩与光杆位移的关系 (D)驴头悬点载荷与光杆位移的关系9、抽油机配置电机选择时选用的电机功率较大主要是因为抽油机需要（B）。

A较大的起动电流 B较大的启动转矩 C消耗较大的能量度 D较大的动转转矩10、游梁式抽油机按照结构主要分为普通式游梁抽油机和（C）游梁抽油机。

A普通式 B双驴头式 C异相式 D前置式二、判断题（√）1、机械采油系统主要包括抽油机采油系统、电动潜油离心泵采油系统和地面驱动螺杆泵采油系统等类型。

（√）2、安装有变频器控制的电动机，系统效率测试时应在变频器前端录取电参数。

（╳）3、抽油机系统效率测试时间不小于5min,测算数值的取值应具有代表性。

提高机采系统效率在文留油田的研究与应用

为是平衡的。１．２影响井下系统效率的主要因素
１．２．２抽油机传动效率：油杆及油管弯曲会造成摩阻增加，能耗增大；冲程、冲次、泵径不匹配，杆速增加，也会造成传动效率下降。１．２．３泵效率：抽油泵效率与泵充满系数密切相关，也与泵的漏失量密切相关，因此，在泵漏失严重时应及时检泵，在泵效低时通过参数优化组合提高抽油泵效率。１．２．４管柱效率：管柱效率是指液体从泵至井口的举升效率。管柱功率损失包括容积损失和原油沿油管流动的沿程损失。在管柱不漏时管柱效率与泵挂深度、原油粘度、结蜡情况密切相关。１．２．５参数组合：抽汲参数对地面及系统效率都有定的影响。研究和试验表明，在众多的抽汲参数中，冲次ｎ、冲程Ｓ、泵径Ｄ、泵挂深度Ｌ及油杆尺寸ｄ对系统效率（特别是井下效率）影响较大。１．２．６井口回压、套压的影响：回压高，相当于增加了抽油杆重力，上冲程悬点载荷增加，电机耗能增加，还容易造成泵漏失，从而影响系统效率。当套压过高时，压低了液面（１ＭＰａ套压降低约１２０ｍ液面），降低了泵举升的有效扬程，导致机采系统效率下降。１．２．７井筒结构：井斜造成抽油杆偏磨，摩阻增大，使抽油杆传动效率降低。

采油工艺技术指标计算方法(各项)

采油工艺技术指标计算方法一、机械采油指标的确定及计算方法1、指标的确定通过研究分析石油行业、集团公司、油田公司的相关标准、规范及要求，经论证优选，计划以石油行业标准《抽油机和电动潜油泵油井生产指标统计方法》（SY/T 6126-1995）为基础，参考其他相关标准及规范，确定出采油工艺指标12项：油井利用率、采油时率、泵效、检泵周期、抽油机井系统效率、平衡度、冲程、冲次、抽油泵径、泵挂深度、动液面、沉没度、动态控制图上图率，具体见下表。

机械采油指标论证确定结果表2、指标的计算方法（1）油井利用率油井利用率指油井实际开井数与油井应开井数的比值。

%100⨯-=yz x c n n n K …………………………（1）式中：K c ——油井利用率，%；n x ——开井数，口；n z ——总井数，口；n y ——计划关井数，口。

注：① 开井数指当月累积产油达到1吨以上（含1吨）的油井（含在册捞油井），当月累积伴生气达到1千立方米以上（含1千立方米）的油井，为采油开井；② 计划关井包括测压或钻井关井，方案或试验关井，间开井恢复压力期间关井，油田内季节性关井或压产关井；③ 油井利用率按月度统计，季度油井利用率按季度最后一个月（即3月、6月、9月、12月）的油井利用率为准，半年油井利用率以6月的油井利用率为准，年度油井利用率以12月的油井利用率为准。

（2）采油时率采油时率指开井生产井统计期内生产时间之和与日历时间之和的比值。

%100⨯-=∑∑∑r w rr D D D f ……………………（2） 24∑∑=L w T D (3)式中：f r ——采油时率，%； ∑r D ——统计期内统计井的日历天数之和，d ；∑w D——统计期内统计井的无效生产天数之和，d ； ∑L T——开井生产井累计停产时间，h 。

注： ①采油时率统计基数为所有开井生产井，其中新投产井在投产第一个月不予统计。

②开井生产井累计停产时间包括停电、洗井、停抽、维修保养、测压停产等时间。

温米采油厂系统效率测试分析及技术对策

系统效率分布情况
０～１％１％～２％２％～３％３％～４％４％～５％％００Ｏ００００００ ≥ ５％０
１２系统设备现状．
井比例井比例井比例井比例并比例井比例数数数数数数
集输、加热炉和供电等系统效率的影响因素，提出了如何提高系统效率的对策措施。实践证明，这些措施均十分有效。关键词：系统效率；能耗；分析；策对
１采油厂用能现状
１１用能情况．
２１机采系统．
２００８年油井测试１９次平均系统效率２．％，中系统效２井８７其３率低于１％油井占测试井数的１．１％￣２％的油井占测试井０５５０％，０数１．％，０９８２％￣３％的油井占２．％，０３００３３％￣４％的油井占测试９０
井数１．３４％￣５％的油井占测试井数１．８４％，０７０６％，大于５％的２０油井占测试井数１．％，３１具体测设情况如表３表４示。８、所表３机采系统测试情况一览表（平均值）
合计
ｔ煤标
２９９８５
２０年全厂耗能总量为２９９ｘ１４标煤。中原油３４ｔ０８．０ｔ８５其５、３电５７ｘ１Ｗｈ天然气１０ｘ１ｍ３分别占采油厂总用能量５０ｋ、２１０，４４的１．８２．％、２３如表ｌ示。５％、１９６．％，９６３所

抽油机井系统效率测试共69页

抽油机代号的表示
Y-- 游梁平衡
B—曲柄平衡
第
第三一章
F—复合平衡平衡方式
Q—气动平衡
章
术
减速器结构型式代号
简语
H---圆弧齿轮
要介和
减速器额定扭矩
绍定
义
光杆最大冲程
游梁式抽油机代号
悬点额定载荷 CYJ 常规型 CYJQ 前置型
主要工作参数：泵径、冲程、冲次。
泵径：指深井泵活塞直径的名义尺寸。
平均功率，否则，视在功率总是大于平均功率（即有功功率），也就是说，视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。
为以示区别，视在功率不用瓦特（W）为单位，而用伏安（VA
）或千伏安（KVA）为单位。
功率因数，在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做
功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和
泵定
义
1—游动凡尔 2—活塞 3—衬套 4—固定凡尔
第第三三章
章
术语抽油和泵定义
第第三三章
章
术语抽油和泵定义
深井泵的活塞在做往复运动：
1、当活塞到达下死点开始上行程的瞬间，
游动凡尔立即关闭，使活塞不连通。此时
，光杆虽然在上移，但活塞相对于泵筒来
说，实际未动，这样就画出AB斜直线。（
义合不同时，冲程损失不同。
一般采用小泵径、大冲程、小冲次，
可减小气体对泵效的影响；对油比较稠
的井，一般采用大泵径、大冲程、低冲
次；对连抽带喷井则选用大冲次快速抽
汲，增强诱喷作用。
井下管柱图
第第三一章
章
术简语要介和绍定义
筛管和丝堵是防止有异物进泵。

实施优化调整提高机采井系统效率

大。减速箱轴承润滑不好，扭矩增大，造成电机耗电量高。（４）响，提高泵效。对于出砂井，控制放套管气速度，避免地层震四连杆：四连杆机构各部位的轴承润滑要达到要求，连杆长度荡出砂。２．２实施产液结构调整，控制特高含水低效液量，降低产要一致，抽油机剪刀差要符合要求。（５）皮带及四点一线：皮带松紧、数量及质量达不到要求，皮带的传动效率低，增加电油能耗机的负荷，皮带的单根和连带情况也不同程度的影响传动效建立实施特高含水井月度分析机制，每月逐口井从井网、率。（６）自控箱：无电容补偿或补偿不够和补偿过量都会导致注采关系、注采比、综合效益等方面论证、分析，提出综合治理
功率因数低。（７）电机： ① 电机耗电首先取决于负载大小，即建议，实施小幅度调参降液，降低低效循环。实施注水结构调驴头负荷及各系统的传动效率； ② 功率因数的大小即电机与整，提高有效注水，协调注采关系，恢复地层能量，从源头上治负载的匹配关系与负载的平衡状况。 ③ 电机有功功率的大小理高单耗、低效率井。也是影响电机功率利用率的主要因素， ④ 电机输入端的电压２．３实施节能技术优化改造，提高能源利用效率和电流的高低也直接影响电机的功率。⑤ 电机的转数损失的（１）优化泵型、泵径、杆管组合，提高井筒效率。充分利用大小也是影响电机功率的因素， ⑥ 抽油机不平衡，电机上下行油井生产参数优化软件，对每口井进行优化设计，寻找泵型泵电流差别很大，造成单井耗电量增加。⑦ 电机三角型运转的径、杆管组合最佳优化方案，使油井生产参数保持中在良好的电流是星型运转的１．７２倍，在其他条件不变的情况下，耗电量区域运行。（２）优化生产参数，提高工况合格率。也会增加０．７２倍，所以星型运转比三角形运转省电。⑧ 节能２．４推进节能技术的应用，优化地面设备匹配，提高地面电机的使用可明显降低电机耗电量。（８）毛辫子：毛辫子断股设备运行效率或打扭，造成两根毛辫子受力不均匀，驴头载荷增加，或造成根据抽油机油井现场电动机配置情况调查分析，按照油井口偏磨，增加电机能耗。（９）电网：电网是整个用电设备的井的运行参数现场需求优化设备。推广节能永磁电机节电技枢纽，影响系统效率的因素是电流的大小及线路损耗，保证系术。当油井抽油泵排量系数小于０．４时，抽油机井应降低冲次统电压的稳定性，合理匹配自控箱电容并更换节能自控箱，减运行，可采用变极多速电动机、超高滑差电动机。油井抽油机少无功损耗。（１０）动力线：动力线要按要求连接，电缆不能过冲次大于０．５次份钟、小于２次／分钟时，可优先选用变极多速长，增加电阻率，增加能耗。（１１）生产参数：生产参数要达到电动机。合理的规范内，对于泵不存在问题的井，泵效小于５０％和大于３结论１００％的可适当降低生产参数。优化工作参数，结合地层能量优选泵径、冲程、冲次等参１．２地下因素分析数，采用大泵长冲程慢冲次生产，使抽油机载荷与电机功率合

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视在功率在电工技术中，将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积，称为视在功率（apparent power），记为S=UI。显然，只有单口网络完全由电阻混联而成时，视在功率才等于平均功率，否则，视在功率总是大于平均功率（即有功功率），也就是说，视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。为以示区别，视在功率不用瓦特（W）为单位，而用伏安（VA ）或千伏安（KVA）为单位。
第第三四章章
术示语功图和分定析义
（2）供液不足示功图
造成供液能力差的原因： 1、深井泵的工作制度或抽汲参数组合
不合理，泵的排出能力大于油层的供液
第第三四章章
术示语功图和分定析义
能力，造成沉没度太小，液体充不满泵筒。（结合检泵加深、降冲次等措施） 2、为防止砂、气体影响泵的正常工作，在泵的下边，接装的气锚、砂锚，当砂、蜡或砂蜡共同进入砂锚或气锚后，堵塞了部分或大部分进油孔道，致使液体进入泵筒的流动阻力增大、流量变小，动液面升高，液体来不及在泵的进油时间充满泵筒。
功率因数，在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做
功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S。
第第三二章章
术定语义和、术定语义
有效功率----将井内液体输送到地面所需要的功率。
有效功率＝液量（m3/d）×有效扬程×液密×9.81 86400
章
术语抽和油泵定义
抽油泵主要由工作筒、衬套、柱塞（空心的）和装在柱塞上的游动凡尔（分上游动、下游动）（也叫排出凡尔）及装在工作筒下端的固定凡尔（也叫吸入凡尔）组成。
1—游动凡尔 2—活塞 3—衬套 4—固定凡尔
第三第三章
章
术语抽和油泵定义
第三第三章
第第三四章章
术示语功图和分定析义
第第三四章章
术示语功图和分定析义
第第三四章章
术示语功图和分定析义
第第三四章章
术示语功图和分定析义
第第三四章章
术示语功图和分定析义
术简语要和介绍定义
第三第一章
章
主要工作参数：泵径、冲程、冲次。泵径：指深井泵活塞直径的名义尺寸。冲程：一般指光杆在上、下死点间的移动距离。有效冲程是指活塞在泵筒中一行程的长度。冲次：驴头每分钟上、下运动的次数。如何选择合理工作参数：当抽油机已选定，并且设备能力足够大时，在保证产量的前提下，应以获得最高的泵效为基本出发点来调整参数。在保证活塞直径、冲程、冲次的乘积不变时，可任意调整3个参数。但冲程、冲次、活塞的组合不同时，冲程损失不同。一般采用小泵径、大冲程、小冲次，可减小气体对泵效的影响；对油比较稠的井，一般采用大泵径、大冲程、低冲次；对连抽带喷井则选用大冲次快速抽汲，增强诱喷作用。
第第三四章章
术示语功图和分定析义
5、油管漏失示功图
第第三四章章
术示语功图和分定析义
第第三四章章
术示语功图和分定析义
6、出砂影响的示功图
第第三四章章
术示语功图和分定析义
7、油井结蜡的示功图
术指语标和要求定义
抽油机井监测项目与指标要求
第三第五章
章
监测项目与指标要求见表1。油田渗透率对机采井系统效率影响系数K 1见表2。泵挂深度对机采井系统效率影响系数K2见表3。
术指语标和要求定义
表1 抽油机井节能监测项目与指标要求
监测项目电动机功率因数平衡度L % 系统效率（稀油井） % 系统效率（稠油热采井） % 限定值 ≥0.40 80≤L≤110 ≥18/（K1•K2） ≥15 节能评价值 ≥29/（K1•K2） ≥20
供液不足示功图
第第三四章章
术示语功图和分定析义
2、吸入部分漏失
第第三四章章
术示语功图和分定析义
吸入部分漏失是指固定凡尔球与凡尔座配合不严，凡尔座锥体装配
不紧，凡尔罩内落入脏物或蜡卡着凡尔球等而造成漏失。特点：1、卸载线的倾角比泵正常工作时要小些，漏失量愈大，则倾
1—底座 2—支架 3—悬绳器 4—驴头 5—游梁 6—横梁轴承座 7—横梁 8—连杆 9—曲柄销装置 10—曲柄装置 11—减速器 12—刹车保险装置 14—电动机 15—配电箱
抽油机代号的表示
Y-- 游梁平衡
第三第一章
章
B—曲柄平衡 F—复合平衡平衡方式 Q—气动平衡减速器结构型式代号 H---圆弧齿轮减速器额定扭矩光杆最大冲程悬点额定载荷游梁式抽油机代号 CYJ 常规型 CYJQ 前置型
第三第五章
章
本章规定了机械采油系统监测项目与指标要求，包括常见的抽油机井、潜油电泵井和螺杆泵井。监测项目的确定首先考虑了能综合反映能耗情况的系统效率；其次，针对机械采油电动设备负荷普遍偏小的实际，考虑了对电网损耗有较大影响的电动机功率因数；第三，考虑引入了对系统效率有主要影响，并且容易考核的几项指标做为系数引入到评价体系中，比如：平衡度、渗透率（油藏性质）、稠油稀油（原油性质）、井深等等。 SY/T5264-2006 《油田生产系统能耗测试和计算方法》，不仅增加了节能监测节能评价值，还对部分限定值的指标进行了修订。其中：对抽油机井来讲，将稀油井的限定值由20%下降为18%，调整了渗透率的修正系数，将特低渗透油田的修订系数由1.5调整到1.6，将低渗透油田的修订系数由1.3调整到1.4。对电泵井来讲，将电动机的功率因数节能监测限定值由0.70调整到0.72，将系统效率由25% 调整到22%，取消了原标准中对电泵井排量系数的考核指标。
章
术语抽和油泵定义
第三第三章
章
术语抽和油泵定义
深井泵的活塞在做往复运动： 1、当活塞到达下死点开始上行程的瞬间，游动凡尔立即关闭，使活塞不连通。此时，光杆虽然在上移，但活塞相对于泵筒来说，实际未动，这样就画出AB斜直线。（图1） 2、当弹性变形完毕光杆带动活塞开始上行（B点）固定凡尔打开，液体进入泵筒并充满活塞所让出的泵筒空间，此时，光杆处所承受的负载，仍和B点时一样没有变化，所以画出BC线。（图2） 3、当活塞到达上死点，在转入下行程的瞬间，固定凡尔关闭，游动凡尔打开，活塞上下连通。此时，油管伸长，抽油杆柱缩短，光杆下行，活塞相对于泵筒没有移动，于是画出CD斜线。（图3） 4、当弹性变形完毕，活塞下行，行程快接近死点时，固定凡尔关闭着，游动凡尔打开，此时活塞上下连通，光杆上只承受抽油杆在油中的重量，油管承受了全部液柱重量，光杆所受负荷不变，所以画出DA线。（图4）
角愈小；2、示功图的右上角的形状是比较尖的；3、示功图的左下角
变圆，而且漏失愈严重，越要变得圆；4、增载线比卸载线陡。
排出部分漏失示功图
第第三四章章
术示语功图和分定析义
4、吸入、排出部分漏失示功图
第第三四章章
术示语功图和分定析义
双漏失示功图
抽油机井系统效率测试
计算与分析
二○一二年七月
目录
第一章简要介绍第二章定义、术语
宣目贯录教材
第三章抽油泵第四章示功图分析第五章指标要求
第六章测试与计算
第七章注意事项
第三第一章
章
术简语要和介绍定义
第三第一章
章
术简语要介和绍定义
第第三四章章
术示语功图和分定析义
8、稠油井的示功图
第第三四章章
术示语功图和分定析义
此类功力图比较圆滑，肥大。
9、泵卡的示功图
第第三四章章
术示语功图和分定析义
解决办法：检泵解卡
10、活塞碰挂的示功图
第第三四章章
第第三四章章
术示语功图和分定析义
第第三四章章
术示语功图和分定析义
第第三四章章
术示语功图和分定析义
第第三四章章
术示语功图和分定析义
第第三四章章
术示语功图和分定析义
有效扬程＝动液面深度＋（油压-套压）×1000 ＋（油管吸入深度动液面深度）×（液密-油密）混合液密度×9.81 液密
油机平衡度：下行电流与上行电流之比，以百分数表示。
泵排量系数（泵效）：实际产液量与理论排量的比值。功力装置利用率：输入功率（有功功率）与额定功率的比值，以百
分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ表示。
第三第三章
术示语功图和分定析义
11、杆断脱的示功图
第第三四章章
术示语功图和分定析义
第第三四章章
术示语功图和分定析义
解决方法：必须检泵
12、连抽带喷的示功图
第第三四章章
术示语功图和分定析义
（这样的井泵效高，套压比油压高）
第第三二章章
术定语义和、术定语义