稠油热采井机采系统效率影响因素分析
抽油机井系统效率影响因素分析
抽油机井系统效率影响因素分析摘要：抽油机井目前普遍存在系统效率偏低的问题。
本文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，结合油井生产运行情况，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。
关键词：抽油机井系统效率措施1 机采系统效率影响因素及分析1.1 地面设备对系统效率影响分析1.1.1 电机影响电动机是抽油机井的主要动力设备，也是油田主要的耗能设备之一，机采系统的耗电量最终也体现在电动机耗电上。
电机的影响关键在于电机负载率的影响。
电机负载率过低时,电机效率和功率因数下降,电机处于“大马拉小车”现象,严重影响抽油机系统效率。
多年来抽油机的驱动电机一直采用通用系列异步电机，这种电机额定功率运行时的效率和功率因数呈现最大值，而当负载降低时，效率和功率因数都随之下降，无功损耗随之增大。
为解决异步电机所带弊端，我站从2009年开始推广使用永磁电机等节能电机，目前，节能电机已经占全站总电机数的76.5%。
1.1.2 皮带影响皮带在转动过程中会带来功率损失，皮带传动损失包括:①绕皮带轮的弯曲损失。
②进入与退出轮槽的摩擦损失。
③弹性滑动损失。
④多条皮带传动时，由于皮带长度误差及轮槽误差过大造成的各条皮带间载荷不均而导致的功率损失。
现在使用的皮带一般都是联带和单带，通过上面的分析，我们发现联带与单带相比，能够减少能量损失，所以应尽量使用联组皮带。
1.1.3 减速箱影响减速箱损失包括轴承损失和齿轮损失，它们都是由摩擦引起，减速箱中一般有三对人字齿轮，齿轮在传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就会发生摩擦与损失，增加动力消耗，降低传动效率。
如果减速箱润滑不好，减速箱的损失将增加，效率将下降。
1.1.4 四连杆机构影响在抽油机四连杆机构中共有三副轴承和一根钢丝绳。
四连杆机构损失主要包括摩擦损失及驴头钢丝绳变形损失。
影响机采井系统效率的因素分析及对策探讨
影响机采井系统效率的因素分析及对策探讨发布时间：2022-09-12T07:28:16.367Z 来源：《科技新时代》2022年第2月4期作者：何明升[导读] 抽油机井系统效率主要由地面运行设备的效率和井下杆管泵效率两部分构成。
是抽油机何明升中国石化胜利油田分公司孤东采油厂山东东营257000摘要：抽油机井系统效率主要由地面运行设备的效率和井下杆管泵效率两部分构成。
是抽油机井能源利用水平的重要经验技术指标。
本文分析影响抽油机井系统效率的因素的基础上阐述了孤东采油厂提高抽油井系统效率的配套实用技术，根据不同类型的区块各项技术进行了组合使用，取得了良好的效果。
关键词：抽油机井系统效率影响因素实用技术0 引言机采采油是孤东采油厂目前主要的机械采油方式，也是耗能的重要方面。
对以抽油机井为主要生产方式的油田而言，实现降本增效的一个重要的途径就是提高抽油机井的系统效率。
为了充分挖掘抽油机系统的节能降耗潜力，进一步优化抽油机井地面拖动系统和地下产能的配套，提高抽油机井系统效率，孤东采油厂在提高机采系统效率的方面应用了许多节能降耗的实用技术和设备，达到提高抽油机井系统效率、节能降耗的目的。
1 影响机采井系统效率的因素分析1.1地面因素一般情况下抽油机负载波动很大，在正常运转中会出现抽油机的运转速度大于电机对它的驱动速度的情况，抽油机就拖动电机发电，这种倒发电会影响电机的效率；同时，游梁式抽油机——深井泵装置中电机负荷的变化十分剧烈而频繁，使电机输出功率波动很大，造成电机的效率降低，损耗也必然增大。
抽油机型机型、参数过大，部分井由于产量预测偏高或产量递减速度快，出现“大马拉小车”的现象，使设备使用效率降低。
因为机型越大，其内部结构越大，相应的轴承损失、齿轮损失以及组件变形损失也越大。
在低产量井上，产液量与机型不匹配，会造成过多能量浪费。
1.2井下因素受杆、管、泵间摩阻的影响，该摩阻是影响抽油机井系统效率的关键因素，其效率占井下效率的90%。
稠油热采效果影响因素与综合治理分析
稠油热采效果影响因素与综合治理分析石油被誉为工业的血液，石油工业的技术水平直接决定了一个国家的工业发展情况和国家能源安全，我国是石油资源大国，在各种特殊石油开采方面有着深入而成熟的研究。
其中，稠油的开采正是极为重要的一个研究方向，在实际的开采过程中，稠油热采技术的使用效果很容易受到其他因素的影响，比如原油粘度、粘土矿物、采油井出砂的情况等等，我们必须要采取相应的措施对其进行综合治理，才能保证稠油热采的最终质量。
1 稠油热采效果影响因素稠油顾名思义指的就是在油层条件下，原油粘度比50m/MPa·s大，或者是在油层的正常温度下，脱气原油粘度大于50m/MPa·s且比重大于的0.934原油。
中国的稠油资源开采技术相对成熟，一般来说主要可以分成常规采油和热力采油这两种技术，为了提升稠油开采的效率，现在的稠油开采工作中也常常采用向其中注入蒸汽的技术从而降低稠油粘度，这种高温高压的蒸汽在进入地层以后，会使储油层内部的固体、液体和气体等发生物理和化学变化，加上水热反应等，更是会在储油层内部形成复杂的变化，当然这种变化会受到温度、介质种类的影响而发生一定的变化。
比如说常见的变化有碎屑组分溶解、粘土矿物变化等等，这些变化以及储层流体的物理化学变化等都会对热采的效果造成负面影响，具体来说稠油热采效果影响因素可分成以下几个方面：1.1 原油粘度因素稠油开采之所以具有较大的难度，主要就是因为其粘度较大，因此其粘度必然是影响开采效果的因素，经过对稠油油田的分析，在油层厚度、稠油粘度等情况变化的条件下进行研究以后发现，油层厚度的变化实际上对于热采效果的影响并不大，尤其是油层厚度在5到10m之间的时候，注入蒸汽开发的油气比随着粘度的增加而不断下降，这就说明原油粘度对开采效果有不容忽视的影响，而在原油粘度提升的过程中，其采收的困难程度越来越高。
之所以有这种情况，主要是因为蒸汽吞吐过程中，向其中注入蒸汽以后，只有油井附近的原油会受到影响，在原油粘度比较大的时候，距离油井比较远的原油基本不会发生流动，这样一来即使油井附近的原油温度被提升到一定水平，但是原油粘度导致其热度只能局限在某一个区域而无法扩散，采收率必然会越来越低。
影响抽油机井系统效率因素分析及对策
影响抽油机井系统效率因素分析及对策通过提高抽油机效率的措施，掌握提高抽油系统效率的途径，为提高抽油机的效率奠定基础，从而提高油井的生产效率，建立最佳的经济效益。
在分析影响抽油系统效率的因素后，采取必要的纠偏措施，满足了油田生产的基本条件，有效地提高了抽油机系统的工作效率，提高了油田的生产效率。
影响抽油机效率的因素是多方面的，通过降低电动机功耗，提高电动机效率，减少泵漏，提高抽油泵效率，保证抽油系统高效运行，提高最终采收率。
标签：机采系统效率；影响因素；策略分析抽油机井系统效率可以反映出机采系统的效率，如果系统的效率高，那么无效损耗低。
为节省机采井施工的成本，文章分析了影响机采系统效率的原因，并且阐述了相关提率策略。
抽油机井系统的效率可检验油井作业的水平，作为反应出油井作业的效率，考量用电损耗的程度关键性指标。
所以说，如何提升抽油机井系统的效率，实现油田作业的节能降损、节约石油生产的成本，获得最大化效益是值得大家研究的问题。
1. 影响机采系统效率因素分析1.1 影响地面系统效率因素分析1）电动机：通常电动机的类型、质量的好坏、抽油机平衡性、配置合理性、老化的程度等影响到电动机的效率。
特别是类型、质量以及配置，还有抽油机平衡度是重要的因素。
2）皮带：在三角式皮带传动的时候，受到弹性方面因素的影响，弹性容易变形，并且能量会损失，难防止发生相互间错动、和打滑以及震动问题，导致有些能量损失。
特别是皮带的松紧度，这是关乎到皮带的效率关键性因素。
3）减速箱：减速箱具有三组人字齿轮，当齿轮在转动的时候，齿面容易滑动，从而发生了摩擦力，部分能量损失，并且轴承也发生摩擦损失。
特别是齿轮和轴承润滑度，影响减速箱的效率。
4）四连杆机构：四连杆机构具有三组合轴承和一条钢丝绳，轴承的摩擦力损失以及钢丝绳发生了变形，都会影响到四连杆机构的效率。
所以轴承润滑度，钢丝绳变形的问题，要执行保养维护方法。
5）抽油机平衡：如果平衡率偏低，电动机在工作在一定时间段内会呈现负功的问题，结合电能转为成→机械能转变为→电能的过程，这时转化率是50%，说明电动机做了1kWh 的负功，那么需用电2kWh。
抽油机井系统效率影响因素及提高系统效率方法
Pt
Pe—抽油机有效功率 Pt—电机输入功率
• 2、系统效率的分解 根据有杆抽油系统工作的特点，可以盘根盒为界，
将整个系统分为地面和井下两部分： 地面效率主要指从电动机到盘根盒之间所有的设备
包括电动机、皮带轮、减速箱、各连杆和盘根盒的效率。
地面 电动机 皮带轮 减速箱 各连杆 盘根盒
井下效率是指从盘根盒以下到抽油泵之间所有设备包 括油杆柱、油管柱和抽油泵的效率。
泵效 %
33.32 44.43 44.67 59.56 15.95 21.27 22.50 30.00
目前白狼城综合日报中计算出泵效的有110口井，其中泵 效小于30%的油井约有50口，这些井日产液量均小于7方， 冲次基本全为8次/分，泵径大都为44泵，建议调整工作参数， 提高泵效；另外有4口井泵效大于90%，这几口井产液量均 大于15方，建议下一步换大泵径抽油泵。
4、国内外系统效率统计 • 有杆泵采油是最目前最主要的采油方式
井数：中国80%，美国85%，俄罗斯75% 产量份额：产油量的75%，产液量的60％ • 能耗统计 系统效率：中国26%，美国40%
白狼城34%，魏家楼17% 用电量：占整个油田用电量的25-30% 与世界水平相比则有相当的差距，大量的能量在原油举升 过程中被损耗掉，系统效率的提高还有很大的空间和潜力 如果能够将抽油机的系统效率平均提高 1 个百分点，那么 全国每年将节约近 2亿度电。
• 井下影响因素 （1）杆柱效率：主要是油杆柱磨擦损失和弹性变形损失 （2）油管柱效率 主要是由于油管漏失引起的损失和原油沿油管流动引起 功率损失即水力损失。 （3）抽油泵效率 抽油泵效率影响因素主要有以下几点： 地层因素：地层因素是影响抽油泵效率最重要的因素， 地层能量和渗透率的高低影响液面高低； 沉没度：沉没度（下泵深度）影响泵的吸入量； 油井工作制度：冲程、冲次和泵径影响泵的理论排量； 日开抽时间；油井日开抽时间决定泵的理论排量； 活塞与泵筒之间的密封程度，活塞与泵筒的摩擦； 抽油杆柱和管柱的弹性伸缩影响泵的吸入量。
探讨油井机采效率影响因素与提高途径
在井 筒中 的摩 擦力 显著增 加、 抽 油机 负荷上升 、 单井耗 电量增加 的主要 原 因。 加
药 热洗作 为油 井 Ｅ ｌ 常清蜡 、 降粘等 Ｅ ｌ 常 维护 工作 的主要 手段 ， 可 以有 效地 降低
抽油 机负荷 ， 减少 了油井耗 电量 。 提 高机采 系统效率 。 （ ２ ） 减少 井 口回压 套压 的影
（ １ 腆 液 良好 井确 定合理沉 没 度。 如果沉 没度 过大 ， 就会造 成抽 油机 能耗的
增大， 造成 机采 系统效率 的 降低 。 我 们通过 大量 现场数据 总结 发现 ， —般 含水 在 ９ ０ ％以上 的井 ， 合 理 的沉没 度应保 持在 ２ ０ ０ ｍ一 ２ ５ ０ ｍ， 含水 低于 ８ ０ ￣ ／ ， 的井 低 ， 沉没
（ １ ） 油管柱功 率损失 直接影 响到机 采系统效 率的高 低 ， 其 损失主要 包括 油管 漏失 损 失、 产 出液 与油 管 内壁产生 的摩 擦损 失和 油管弹 性伸 缩损 失等 。 （ ２ ） 抽油 杆 的影 响体 现在抽 油杆 功率 的损 失 ， 包 括抽 油杆 与油 管的 摩擦损 失 、 抽 油杆 与 井 下液体 的摩 擦损 失和 杆柱 弹性伸 缩损 失 ， 与 生产 参数 的确 定有直 接 关系 。 （ ３ ）
车” 现象 ， 使 电机 负载 率低 ， 对机 采系 统效率 影 响较大 。 （ ２ ） ｆ 专 动 皮带 和减 速箱 对 机 采效率 的 影响 主要表 现在 传动 过程 中摩擦 造成 的功 率损 失 。 （ ３ ） 抽油机 四连 杆机 构 ， 它对 机采系统 效率 的影 响主要体 现在摩 擦传动 过程 的功率 损失和在 往 复 运动 过程 中的 弹性变 形所 造成 的损失 。 抽油机 各部 件松 动或 润滑保 养 不好 ， 造成 抽 油机 各部 件之 间 的摩擦 、 变形， 致使 抽油 机 不平 稳运行 影响机 采效 率 。
影响抽油机井系统效率因素分析及措施
影响抽油机井系统效率因素分析及措施摘要：抽油机系统效率是衡量油井工作状况的主要指标,系统效率反映着油井的生产水平,抽油机的耗电能力,目前各油田产量紧张,单方液量成本高,有必要对影响抽油机系统效率的因素进行研究,以最经济的方式实现最大的效益。
关键词：抽油机井系统效率影响因素分析提升一、影响抽油机井系统效率的因素1.地下因素1.1原油粘度原油粘度是影响油井产量的重要因素之一，由于原油粘度过大，会致使油井供液不足，油泵充不满，造成系统效率的降低。
1.2气体对系统效率的影响、在抽油过程中时，总会有气体随液体一起进入泵内。
气体占用一定的泵内容积，影响液体进泵及排油；因此，气体进入泵内会影响泵效，当大量气体进入泵内，还会产生气锁，使泵无法工作。
1.3密封盒功率损失光杆摩擦力主要与工作压力、密封材质及硬度、接触面积、运动速度和温度有关，而在调参前后仅有光杆运动速度发生变化，密封盒功率损失仅与光杆运行速度有关，且呈线性关系。
1.4抽油杆功率损失抽油杆运动过程中，杆管间、杆柱与液柱间产生摩擦造成功率损失。
在注水开发的油井中，采出液黏度较低，杆柱液柱间摩擦力仅有(100—200) N，可忽略不计。
1.5抽油泵功率损失泵功率损失包括机械摩擦、容积和水力损失功率。
其中在产液量保持不变条件下，水抽油泵损失功率仅与冲程S、冲数n和柱塞两端压差△p有关，且成线性关系，而压差△p与流压有关。
1.6管柱功率损失管柱功率损失包括管柱漏失和流体沿油管流动引起的功率损失两部分，在调参前后管柱功率损失与流速、流量有关，这两项参数在产液量稳定的条件下实际上可转化为冲次与冲程的函数关系。
因此调整参数前后对比，各部分功率损失可以变成为地面参数变化量的函数关系，从而为系统效率分析奠定了基础。
2.地面因素2.1电动机方面的影响目前大部分油田配置机型与产能不匹配，部分仍在大电机、高参数下生产，机械效率低于85％.由于抽油机的的载荷变化大，上下冲程峰值电流差异较大，及平衡度不够造成电动机负载率低、功率配置过大、运行效率下降、设备老化功率损失大等问题。
抽油机井系统效率影响因素关联分析与措施
抽油机井系统效率影响因素关联分析与措施以油井現场监测数据为样本，应用理论、分组、关联等分析方法，分析了系统效率、单位能耗与其主要影响因素的关联关系，确定了系统效率与单位能耗的反比函数关系，验证了沉没度、平衡率在合理区间其系统效率较高。
针对主要影响因素，提出了提高系统效率的相关措施，经现场应用，取得了低效井优化调参425井次，平均单井系统效率提高2.3%，单位能耗下降0.12kW.h的效果。
标签：抽油机井；系统效率；影响因素；关联分析抽油机井举升井内液体克服阻力做功的过程中，系统效率是衡量油井工作水平和能量转换的综合指标。
建立影响油井系统效率主要因素间的关联关系及其相互影响的变化规律或趋势，确定相关参数的合理阈值，为提高油井系统效率，进行技术改进、优化设计等提供依据，也就显得尤为重要。
1 主要影响因素关联分析以油井现场监测数据为样本，采用理论、分组、矩阵关联等方法，对相关参数进行关联分析。
1.1 影响系统效率的因素由关联分析知，与系统效率有关联关系的因素包括产液量、泵效、产液量与动液面乘积、井下效率、有效功率、输入功率、沉没度、平衡率等。
其中系统效率随日产液、泵效、产液量与动液面乘积、井下效率、有效功率等因素单调增加。
有效功率在（a，b）区间内，当a→b时，系统效率与输入功率为反比关系，即系统效率随输入功率增大而减小。
沉没度、平衡率与系统效率无直接关联关系，将样本按沉没度、平衡率进行分组，由平均值再关联，其结果是沉没度在220～570m、平衡率在0.81～1.18时，系统效率较高。
因分组影响及样本稠油井较多，故沉没度偏大。
①影響有效功率的因素，抽油机井系统效率是系统的有效功率与输入功率的比值。
影响有效功率的因素有产液量、泵效、产液量与动液面乘积，并随它们单调增加。
②影响输入功率的因素，影响输入功率的因素有产液量、产液量与动液面乘积、扭矩、悬点最大载荷、冲程与冲次乘积等，并随它们单调增加。
③影响井下效率的因素，影响井下效率的因素主要是产液量和泵效，并随二者单调增加。
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稠油热采井机采系统效率影响因素分析
机采系统效率是衡量油田开发水平的重要经济指标之一。
河南稠油油田热采井随生产阶段的
变化，抽油机载荷、油井产量随之变化，导致稠油热采井具有周期性变化的特点，在2006
年中石化机采系统普查中，稠油热采井机采效率仅为 6.88%,远远低于中石化15%的行业标准，提高机采系统效率有较广阔的空间。
1 影响机采系统效率的主要因素分析
影响抽油机系统效率的主要节点分为地面部分：电动机、皮带轮、减速箱，抽油机的四连杆
机构，井下部分为盘根盒、抽油杆、抽油泵和管柱。
下面重点从我们具备测试和计算手段的
电机、抽油机平衡、抽油泵因素入手，分析其对机采系统效率的影响。
1.1 电机因素
电机效率越高，机采系统效率越高。
电机效率与电机的负载率、功率因数等因素相关。
电机
效率与电机的负载率成正比（见图1）。
以井楼油田高浅3区和七区测试资料加以分析。
高
浅3区和七区抽油机电机的平均有功功率为3.82kW，最大有功功率为11.59 kW，最小有功功率为1.48 kW，平均负载率23%，平均电机功率因数0.39。
高浅3区和七区电机平均有功功
率不到4 kW，而电机额定功率为15 kW、18.5 kW，很明显电机额定功率配备过大，“大马拉
小车”现象严重。
井楼七区电机有功功率分段统计显示：电机的有功功率对机采系统效率影响较大（见表1）(见图2)。
电机有功功率每降低1kW,机采系统效率提高约1个百分点。
在工况相同的情况下，电机有功功率越小，机采效率就越高。
1.2 抽油机平衡因素
抽油机运行过程是一个能量转化的过程，平衡调整的目的有两个，一是保证抽油机安全运行，二是节能。
见图3，平衡度在90－100％范围内，电机能耗最低。
目前判断平衡的标准：一
是电流平衡法，用下冲程的最大电流与上冲程的电流比值得出抽油机的平衡度，平衡度在
80~110％视为抽油机平衡。
二是功率法，根据抽油机曲柄轴的均方根扭矩最小，使抽油机平
衡且能耗最低。
测试数据显示，井楼七区抽油机平衡度为71%，平衡度合格率为 55 ％，稠油热采井生产周期内平衡度变化比较大，前期油井处于排水期，因含水率高，产液量大，载荷大，平衡度较低，后期随着油井温度的下降，摩阻增大，悬点载荷增大，平衡度低，中期温度、含水相对比较平稳，载荷变化较小，平衡度基本稳定。
根据统计资料分析见图4：我们可以得出，平衡度在90~100％之间机采系统效率最大。
1.3 抽油泵因素
热采井生产过程中，随产液量和温度的变化，原油的粘度变化使泵的充满程度改变，导致泵
效变化和机采效率也随之改变。
井楼七区泵效和机采系统效率关系曲线，看出对于稠油井随
着生产时间的延长，产液温度不断下降，原油粘度不断增大，泵效和机采系统效率也随之降低。
井楼油田测试数据统计高浅3区和七区抽油机的平均泵效为17.9%。
将泵效划分区间，
可以看出泵效每提高5~10个百分点，机采效率平均提高1~2个百分点（见表2）、（见图5）。
对于产液量较低的井，通过优化不同阶段的抽油机的冲次，可以较大幅度的提高油井泵效和
机采效率，只要冲次优化合理，不会对油井产液量带来影响。
对日产液量5吨以下的油井, 抽油机冲次可以由5次调到3次, 日产液量5~10吨之间的油井,可将冲次由5次调到4次。
通过上述三个因素的分析，影响浅层稠油热采井机采效率的主要因素为电机节点和抽油泵节点，抽油机平衡实际上是电机拖动的辅助部分，平衡的好坏直接影响电机的输出功率，因此
合理降低电机的有功功率，优化抽油机的生产参数是稠油油田提高机采效率的主要途径之一。
2 结论与认识
通过对影响稠油热采井机采系统效率的因素分析，在电机、抽油机平衡、抽油泵等三个因素中，抽油泵的泵效对机采系统效率的影响程度大，起主导作用。
合理优化抽油机的运行冲次，可以提高泵效，较大幅度的提高稠油井的机采系统效率。
机采系统效率是反映节能技术水平
和油井管理水平的一项综合性指标，提高机采效率更是一项系统工程。