提升有杆泵采油系统效率的方法研究
提高有杆泵井机械采油系统效率技术应用
为验证 该技 术 的适 用 性 和 应 用 前景 ， 先 对 首 ７ ６口抽油 机 井 进行 了消耗 功 率 测 试 、 静 态资 料 动 录取 和优化设 计 。测 试结 果 表明 ， 化 前 ７ 优 ６口井 平均 单 井 年 耗 电 ６ ２ Ｗ ・ ， 耗 电 费３ ４ ７６ ９５ ２ｋ ｈ 消 ．７ ×１ 元 ， 均系 统效率为 ｌ ． ％。应用 该技 术优 ０ 平 ４５
下泵技 术参 数 ， 根据 上述设 计结果 编翩 出现场 施工
方案 。
１ 技术 特 点和 优 化 设 计 原理
Ｌ ｌ 技 术 特 点
２ 现 场 试 验及 效 果分 析
２ １ 现 场 试 验 情 况 ．
（）该 技 术 是 以损 失 功率 最 低 或 机 械采 油 成 １ 本 最低为原 则 的机械采油 设计 方法 。 （ ）该技 术 的设 计思 想 ， 破 了传 统的思 维 定 ２ 打 式， 使设 计结 果与实 际应用结 果更 接近 。 （ ）在保 持产液 量不变 的情 况 下 ， ３ 油井 的系统 效率 得 以大幅 度提高 。 （） ４ 通过 该 技术优化 的 方案 ， 会 增加 作 业施 不
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第 ９ 第 ２期 卷
２０ ０ ２年 ４月
特 种 油 气 藏
Ｓ ｅ ｉｌＯｉ ａ ｓＲｅ ｅ ｖ ｉｓ ｐ ｃａ ｌ ｎｄ Ｇａ ｓ ｒｏｒ
Ｖｏ ９ Ｎｎ． ｌ ２ Ａｏ ．２ ０２ ｒ ０
文章 编 号 ：１ｏ彤 （ｏ２皿 啪 ５ ． ｏ６ ２ ｏ） ９皿
为 验证 理 论 计算 结果 与实 际应 用 效果 的吻合
提 高有杆 泵 井机械 采油 系统效 率技 术应 用
蒋生 键 ， 勇 ， 文金 李 牛
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。
机械采油系统效率的研究
地面损 失功率 是指 在深井 抽油 过程 中， 地面 抽油 电机与 抽油 机所 损失 的功率 。 它主要靠平均 载荷、 光杆功率 、 冲程 、 冲次、 电机 空载功 率 进行影 响地面损失功率 的消耗大小 。 １ ． ２ ． ２ 有效 功率 有效 功率 是指在 深 井抽 油过程 中， 将 一定排 量的 井下液体提 升 到 地面所 损失的功 率。 它的主 要影 响 因素 是液体 的质量 与井 斜长度 、 抽 油
引言 果 显示实测 功率为３ ５ ４ ９ Ｋ ｗ， 理论 功率为３ ５ １ ２ Ｋ ｗ， 功 率之间的误 差仅有 ６ ％ 。 目前， 我 国在油井 采油的方 式都是 利用有杆泵往 复方式进行。 在有 ０． 杆泵往 复采油 方式 简单 ， 操 作方便 ， 而且维 护成本较 低 ， 是我 国大部 分 ４ ． 案例分析 采油 生产方 式 。 在 计算有 杆泵 采油的 方式 中所 产生的功 率 与影响 因素 ２ ０ ０ １ 年 在西 北 油 田区域 中有 １ ４ ６ 口深 井在 实践 应 用 了以最 低 成 比较 ， 所产生的 函数 比知道一种新方法 。 这种 新方法是 以最低成 本与消 本与 最低 消耗 能源 的一种 新 方法 。 它 的平均 机采 率从 ２ ５ ． ６ ４ ％提 高到 耗能源 最低为 目 的根 据机采参 数设计 的一种 采油机制 ４ ６ ． ３ ７ ％， 平均产量 由２ ４ ． １ ６ ｔ ／ ｄ 提 高到２ ７ ． １ ５ ｔ ／ ｄ ．
电机 的冲程、 冲次等 因素影 响有效 功率的消耗 大小。 １ ． ３ 各种功率预 期影响因素的函数关系 在深 井进 行机械 采 油过程 中， 有杆 泵抽 油系统所 消耗 的功率 与影 响 因素之 间的函数 关系如下， 其 中， Ｐ ｕ 代表地面损 失功 率 ， ｓ 为 电机 的冲 程， ｎ 为电机 的每分 钟冲次 ， Ｐ ｄ 为 电机的空 载功率 ， Ｐ ｒ 为粘滞 损失的 功 率， ｍ为 管径杆径 比 ， Ｐ ｉ 为电机 输入 功率 ， 以下各种 功率预 期影 响 因素
跃进油田提高有杆泵抽油井系统效率的方法
跃 进 油 田提 高 有 杆 泵 抽 油 井 系统 效 率 的 方 法
张 启 汉 ，李 永 ，左 宗 卫 ，张 立 会 （ 青海油田分公司钻采工艺研究院， 甘肃 敦煌 ７６０） ３２２
［ 要 ］ 用 测 试 分 析 方 法 了解 油 田 有 杆 泵 抽 油 井 系 统 效 率 的 真 实 水 平 。 研 制 宏 观 控 制 图 。 以 便 了 解 油 井 的 摘
２ １ 坐 标 参 数 的 确 定 ．
按 系 统 效 率 （ 的 定 义 ：７ Ｐ Ｐ入。 中 Ｐ有 为 有 效 功 率 ， ｗ； 为输 入 功 率 ， ｗ。 ） ＇一 有／ 其 ｋ Ｐ人 ｋ Ｐ 可 表 示 为 ： 有 一 ＱＨｐ ８ ０ 。 中 ， 为 油井 产 液 量 ， ／ ； 为 泵 的 有 效 扬 程 ， ｐ为 油 井 液 有 Ｐ ｇ／ ６４ ０ 其 Ｑ ｍ。 ｄ Ｈ ｍ；
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要 测 试 的项 目和 参 数 有 抽 油 井 示 功 图 、有 功 功 率 、无 功 功 率 、功 率 因 素 、 油 井 动 液 面 、井 口套 压 、 回 压 及 油 井 产 量 等 ；根 据 Ｓ Ｔ ２ ６一ｌ ９ Ｙ／ ５ ６ ９ ６推 荐 的 方 法 ，计 算 出油 井 的 地 面 效 率 、井 下 效 率 和 系 统 效 率 。
影 响 系统 效 率 的 因 素较 多 ，可 归 结 为 井 况 、设 备 和 技 术 管 理 水 平 ３个 方 面 。 也 就 是 说 ，在 井 筒 弯 曲 少 、不 结 蜡 、地 层 能 量 充 足 、设 备 性 能 良好 、功 率 大 小 与 油 井 的 供 液 能 力 相 匹 配 、抽 吸 参 数 设 计 合 理 、
青 海 跃 进 油 田 的 油 井 系 统 效 率 偏 低
油田开发中螺杆泵采油技术的应用探究
油田开发中螺杆泵采油技术的应用探究摘要：我国部分油田全面进入生产开采后期阶段后，原油开采难度继续增加。
而且我国部分油田虽然含油量相对较高，但因受到各种因素限制开采效率始终无法得到有效提升，这一点在国内部分稠油油田体现的尤为明显。
这也是制约我国石油行业快速发展的一个重要影响因素。
通过利用螺杆泵采油技术可以使该问题得到有效解决，螺杆泵技术在油田开采后期阶段以及稠油区块中的应用可以有效提升原油开发效率，也可以促进我国石油行业的快速发展。
关键词：油田开发；螺杆泵采油技术；应用0引言进行油田开发工作时，薄差、低渗透油层具有较大的开发难度。
现阶段油田含水量不断增加，产量不断减小，开采成本增加，对经济效益产生严重影响，所以需要借助科学方法保证油田稳产以及高产。
借助同步测试信息能够发现，在沉没度较低情况下，需要建立较多的抽油机井，此类油井检泵周期短、泵效低、产液量低以及运转负荷大等。
所以对合理沉没度确定与应用进行研究，对于提升螺杆泵井产量具有重要意义。
1螺杆泵采油工艺分析1.1螺杆泵工作原理以及主要工艺当前油田领域所采用的螺杆泵，多以地面驱动螺杆泵与潜油螺杆泵为主，但从实际的应用来看，地面驱动、抽油杆柱转动的单螺杆抽油泵应用相对较多，具体的应用中，在井口位置安装驱动装置，主要包含动力部分、减速器与驱动头几个部分。
以电动机作为动力装备，电动机的运行中提供了足够的动力支持，减速器在降低速度的同时带动了抽油杆的转动，利用抽油杆将石油从地下抽到地面，完成采油任务。
油田生产作业中的螺杆泵采油工艺应用中，需在现场形成螺杆泵采油系统，该系统内包含有地面与井下两个部分，地面为驱动部分，由电动机提供动力，并将此动力传递给抽油杆，抽油杆获得足够的动力后，驱动井下部分的螺杆高速旋转，将井液带到地面。
螺杆泵采油工艺的应用中，需注意以下方面：（1）依据对油田情况的掌握，做好螺杆泵型号的对比与选择，确保所采用的螺杆泵，能完全适应油井条件，保障其运行的稳定性，确保螺杆泵的采油效率。
基于主成分分析法提高有杆抽油系统效率
关 键 词 主 成 分 分 析 ： 杆 抽 油 ； 有 系统 效 率
中图 分 类 号 ： Ｅ ５ ． Ｔ ３ ５５ 文 献 标 志 码 ： Ａ
Ｉ ｐ ｏ ｉ ｙ ｔ ｍ ｆ ｃ ｅ ｙ ｏ ｕｃ ｒ ｒ ｄ ｐ ｍ ｐ ｎ ｓ ｄ ｏ ｉ ｃ ｐ ｌｃ ｍ ｐ ｎ ｎ ｎａ ｙ ｉ ｍ ｒ ｖ ｎｇ ｓ ｓ ｅ ｅ ｉ ｎｃ ｆｓ ｋｅ ｏ ｕ ｉ ｉ ｇ ｂａ ｅ ｎ ｐｒ ｎ ｉ ａ ｏ ｏ ｅ ｔａ ｌ ｓｓ
Ｑｕ Ｚ ａ ｑｎ Ｚ ａ ｇＪｅ Ｌ ｕＳ ａ ｊ Ｌｎ Ｓ ａｓ ａ ￣ＴｉｎＸｉｎ ｌ ｈ ｎ ｉｇ， ｈ ｎ ｉＩ ｉ ｈ ０ｕ ， ｉ ｈ ｎ ｈ ｎ， ａ ａ ｇｅ ｉ
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基 金 项 目 ： 家科 技 重 大 专项 “ 杂 油 气 田地 质 与 提 高采 收 率技 术 ” ２ ０ Ｚ ０ ０ ９ 国 复 （０ ９ Ｘ ５ ０ ）
摘 要 有 杆 泵抽 油在 油 田 生产 中被 广泛 应 用 ， 目前 系统 效率 一 般 较 低 。 影 响 有 杆抽 油 系统 效 率 的 因素很 多 ， 同 因素 但 不 之 间 又相 互 关 联 ． 中通 过 分 析 有 杆 抽 油 系统 效 率 的影 响 因 素 ， 出电机 效 率和 泵 效 较 低 是 造 成 有杆 抽 油 系统 效 率低 的 主 文 得
提升有杆泵采油系统效率的方法研究
提升有杆泵采油系统效率的方法研究作者：张永光来源：《中国新技术新产品》2013年第07期摘要：随着油藏开发的不断进行，油井产能受到地质特征、油藏管理、采油工程、生产维护等多方面影响，从较长的时期看是一个动态的变量，合理地选取采油工艺的直接决定着油田开发效益。
本文结合油田生产工作实际，着重分析了影响机械采油有杆泵系统效率的主要因素，提出了提高系统效率的方法。
关键词：有杆泵才有系统；智能控制；采油效率中图分类号：TE34 文献标识码：A1 机械采油有杆泵采油系统组成有杆泵采油的三大主要装备有抽油机、抽杆和抽油泵。
抽油泵可分为：管式泵和杆式泵。
管式泵的结构简单、成本低，在相同油管直径下允许下入的泵径较杆式泵大，因而排量大；杆式泵检泵方便，但结构复杂，制造成本高，在相同油管直径下允许下入的泵径比管式泵小。
杆式泵适用于下泵深度大、产量较小的油井。
有杆泵抽油的主要参数，冲程：光杆（或柱塞）上、下运动一次称为一个冲程。
光杆冲程：光杆从上死点到下死点的距离，用S表示。
柱塞冲程：柱塞在上、下死点间的位移。
冲次：每分钟内完成冲程的次数，用n来表示。
沉没度：抽油泵的吸入阀与动液面之间的相对高度。
动液面：抽油机正常生产时，井口至液面的距离。
沉没压力（泵口压力）：作用在泵吸入口处的环形空间压力。
影响泵效的主要因素：（1）抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩；（2）气体和充不满的影响；（3）漏失影响；（4）体积系数的影响。
载荷作用下的柱塞冲程，柱塞冲程损失的构成：液柱载荷交替地由油管转移到抽油杆柱和由抽油杆柱转移到油管，使杆柱和管柱发生交替地伸长和缩短。
上冲程：载荷由从油管转移到抽油杆，抽油杆伸长，油管缩短；下冲程：载荷由从抽油杆转移到油管，油管伸长，抽油杆缩短。
柱塞冲程损失由抽油杆柱伸缩与油管伸缩共同造成的。
2 影响有杆泵系统效率的主要原因2.1 电机负载率的影响。
常用电机最佳运行效率在额定负载附近，即在0.7～1.1之间，而现场上大多数电机的负载率都比较低，一般只有30%左右。
提高有杆泵井系统效率的实践与认识
其 中 ：Ｐ 效一 有
Ｐ： 。油压 ； 套压 Ｐ：
；输 Ｐ 入一Ｐ 效； ： 液 而 ； 有 ＹＭ 动
功率 升 高 。
２ ２ 生 产 参 数 的 影 响 ．
从 公 式 中我 们可 以 看 出 ， 提 高 有 杆泵 系统 效 要
作者 简介 ： 兴华 （９ ２ ， ， 业于大庆石 油学院 ， 杨 １ ８ 一）女 毕 助理 工程 ， 事机 采工作 。 币 从
７ ２
内 蒙古 石 油化 工
２ １ 年第 ３ ００ 期
从 改螺 前 的 平均 单 井 １ ． 提高 到 了改 螺后 的 ３ ． ６６ ７ ９ ， 高 了 ２． 提 １ ３个百 分点 ， 果十分 显 著 。 效
有 杆 泵采 油 的 目的就是 将 地面 的 电能 传递 给井 下 的液 体 ， 从而 将 井下 的液 体举 升 到井 口。 整个 系统 工 作 的过程 ， 是 一个 能量 不断 传递 和 转化 的过 程 。 就 在 能量 的 每一 次传 递 时都将 损 失一 定 的能 量 。从地 面 供入 系统 的 能量 扣 除系 统 损 失 的 各种 能 量 以 后 ， 剩 余 的能 量 就是 系统 所 给 液 体 的 有效 能量 ， 一 将 这 液体 举 升到 地 面的 有效 能量 与 系统 输入 的 能量 之 比 值 称为 抽油 机 的系统 效率 。
型 老 化 等 问题 ， 厂 二 矿 随 检 泵 时 机 实 施 了 “ 转 三 抽
螺” 施 。 措
技 术管理 不 到 位 ， 引起 系 统效 率 的下 降 ： 封 会 密
收稿 日期 ：Ｏ ９ ９ ４ ２ Ｏ 一Ｏ 一Ｏ
从 表 中我 们可 以看 出 ， 实簏 抽改 螺后 ， 统 牧草 系
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提升有杆泵采油系统效率的方法研究
【摘要】有杆泵采油是国内外广泛采用的一种采油方法，但是，目前国内的系统效率已不能满足当代社会发展的需求。
本文主要对影响有杆泵采油系统效率的因素进行了简要的分析，通过全方位、高层次的探讨，阐述了如何去提高有杆泵采油系统效率，什么样的途径才能使系统的效率达到最大化。
【关键词】系统效率分析因素
有杆泵采油占国内外采油方式的比重比较大，大多数是抽油机井。
所以，目前增加有杆泵井产油量、降低采油的成本，努力创新研发新型的有杆泵等采油装置，才能使得有杆泵采油的经济效益达到最大化。
最近这些年，通过对系统的研究，做了很多的改进，同时也取得了很好的效果。
以我国的油田为例，我国的机械采油系统的运行效率提升了7%左右，但是还是很难达到我国的节能期望值，相对于国外的油田系统效率，还有很长的路程要走。
究其原因，主要有以下几点：
（1）一些井口的设施没有做到位导致产液量一直不高。
（2）一些机械设备工作效率不高，导致系统的压力问题没有得到很好的平衡，使得效率也不明显。
如果以上的问题得到了很好的解决，那对于采油系统的效率也会明显提高。
1 影响机械采油有杆泵系统效率的主要因素
据调查，近年来我国的油田的系统效率要远远小于系统理论的百分比，且平均效率最高的也不会超过平均系统效率的一半，以下是
影响油机井系统效率的因素：
（1）电机的负载率过低。
一般来说电机的运行效率都在0.7-1.1之间，但是目前我们的电机的负载率都没有达到这个要求，这是造成电机运行效率较低的主要因素。
实践证明，如果电机的负载率提高5%-10%，系统的效率也会提高2%-4%，且节电率可以达到10%。
（2）传动皮带的失误。
它采用的原理是采用三角皮带传动，但是因为弹性的影响，很难保证它的张紧程度，所以，在使用过程中，很容易出现相互错动、打滑等想象，这样会使浪费能量的耗损。
（3）抽油机的工作。
对于大多数的抽油机都是采用对称循环的工作方法，其运行方式与周期性波动的幅度都很大，它的这种工作状态对于电动机来说是不适合的，因为，它在运行的过程中，会造成大量能量的损耗，且系统的效率不会提高。
（4）抽油机的平衡程度。
抽油机的平衡程度会显示出系统的运行状态，其状态又会关系到抽油机的耗电情况，根据实践表面，如果抽油机的平衡状态不同，就会影响其电流，会使输入功率发生变化，就算是抽油机的功率没有差异，也不能保证功率不会发生变化。
（5）盘根阻力。
盘根在使用的过程中，会与其他设备产生阻力，阻力的大小与盘根的材质或者松紧状态有关，不管阻力是大是小，它都会造成大量能量的损耗，对整个系统的效率有负面的影响。
（6）工作制度的影响。
工作的制度对抽油系统也会有一定的影响，如果制定一个合理的工作制度就会使得排液量与供液量能相
匹配，整个系统也会处于最佳状态，从而提高总体的产液量。
（7）油管伸缩的影响。
在系统操作的过程中，油管下端的状态不是很稳定，因此，如果油管发生伸缩的现象，就会使得传递的功率与冲程受到破坏，如果是深抽井，如果油管发生伸缩对系统的损害最大。
（8）气体的影响。
在生产的过程中，因为气体的影响，会使整个泵空间不会充满，这样就会使泵的排量受阻，导致井下的效率降低。
（9）深井泵工作时间影响。
深井泵工作时间关系着系统能否顺畅地进行运转，如果时间突然延长，就会使设备之间的阻力变大，造成严重的磨损，甚至深井泵也会漏失，从而也不会提高深井泵的工作效率。
（10）抽油杆的曲折与摩擦。
在整个抽油的过程中，抽油杆柱有时会不经意的与油管进行摩擦，如果是抽油杆的下部弯曲了，就会造成有效载荷的波动，从而会使整个系统的效率降低。
2 提高机械采油有杆泵系统效率的措施
（1）选择适合的电机进行配置。
如果要配置电机，就要根据电机本身的性质与能力，做到电机的负载率达到最佳的负载率，也就是说使其负载率在0.7-1.1之间。
（2）使用终端的无功补偿，提高功率的因数。
在目前，中国大多数的工厂的抽油机自控箱都设置了电力电容器，这样能够有效地实现对线路的无功补偿，其因数可提高到0.55左右，效果也非常的显著。
（3）选择高效的传动带。
此种设备的原理主要是采用窄形联组或者齿形同步带，用于避免因震动、打滑所造成的损失。
最好是使用普通的三角形然后携带5根的组合装。
（4）利用节能抽油机。
目前，我国大多数工厂使用的抽油机都是普通的梁式抽油机，一般使用节能抽油机的数量比较少。
在油井上使用的节能抽油机主要有两种类型：
①异向曲柄平衡抽油机；
②链条抽油机。
第一种是属于非对称循环的梁式抽油机，也就是悬点的上行曲柄转角要大于180度，下行曲柄的转角小于180度，上行用的时间比下行的时间要长，这样能有效减缓加速度，第二种是属于链条抽油机，它的特点是负荷量大、平衡效果好、比较省电等，这种类型的抽油机非常的适合在稠油井和中深井上使用，其悬点的运动较均匀、能有效地降低能量的损耗量，提高系统的效率。
（5）采用耐油橡胶盘根。
如果是有偏磨的井口就必须要设置井口扶正器。
（6）装置抽油杆扶正器，可以减小抽油杆与油管之间的摩擦。
（7）设置一个油管锚。
这样能够有效地降低能量的损耗。
（8）装置一个气锚。
因为如果是油气比较高的井，使用气锚便可以有效提高泵的容积效率。
（9）采用高效的深井泵。
根据油井的特点，采用比较高效的深井泵，比如：如稠油泵、防砂卡泵等。
（10）采用抽油机诊断技术。
抽油机井生产的过程中，使用此种
设备，对于一些常见影响系统效率的因素，比如：沉没度、供液能力、杆柱应力、凡尔漏失等因素，具有很好的分析以及处理的功能。
从而会有效地提高机械采油系统的效率。
（11）增设节能控制柜。
安装节能控制柜，能够有效地提高一些智能的控制器以及电动机的高效节能器的节能效果，通过实践与研究，它是一款功能性强、高效率的油井电机配套节能控制设备。
3 结语
通过以上的分析，我们知道要想提升机械采油系统的效率其实并不难，重要的是将阻碍系统操作效率的因素找出来，根据这些原因，再进行有效的分析与研究可行的途径与措施，只有这样，才能将系统效率提升到一个最佳的状态。
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