抽油机井系统效率计算公式
探讨如何提高抽油机井系统效率
探讨如何提高抽油机井系统效率1 问题的提出我厂在油田开发中，大部分井都采用抽油机采油方式，而抽油机采油平均系统效率却很低，在10.0%左右。
那么，哪些因素影响抽油机井系统效率呢？怎样才能提高抽油机井的系统效率，来降低能耗呢？这些问题对我厂提高油田开发的经济效益具有十分重要的意义。
下面就我对系统效率的认识，提出一些我的看法。
2 抽油机井系统效率（η系统）中能量损失分析及提高效率的措施通过对影响抽油机系统效率的因素进行分析，我认为，抽油机井从地面到地下，系统效率由四部分组成：（1）电机的传动效率（η电机）；（2）皮带减速箱的传动效率（η带箱）；（3）四连杆机构的传动效率（η四连杆）；（4）井下传动效率（η井下）。
系统效率（η系统）=η电机×η带箱×η四连杆×η井下结合实际进行综合分析，针对系统中部分效率低，采取可行性措施，来提高部分效率，因而提高抽油机井的系统效率，应从以下五个不同方面来考虑。
第一，提高电机效率，使系统输入功率满足负荷需要的前提下，减少损失。
电机效率是输出机械效率与输入电功率之比，只有降低电动机的工作电流，才能提高电动机效率。
第二，利用补偿电容器，减少无功损耗及调整抽油机平衡来实现电机效率的提高。
（1）安装无功补偿电容器，降低能耗，提高电动机传动效率。
抽油机负荷的有功功率，根据井的具体情况是一定的。
若电机的电压不变，则供给的同样有功功率给负荷时，功率因数越高，电源输给负荷的电流就越小。
反之，负载功率因数越低，所需电流越大，这样用较大的电流作较小的功，说明电流供给负载大量无功功率。
电机是感性负载，在半个周期时间里，把电能变成机械能；在另半个周期时间里，把电能变成磁场能储存起来。
如果在电机绕组上并联无功补偿电容器，使这个感性负载的电流滞后电压的相位角。
功率因数可提高0.4%左右。
（2）调整好抽油机平衡率，降低电动机工作电流和电能的损耗：抽油机的平衡率是检查抽油运行的基本参数及重要的管理指标。
抽油机井系统效率控制图研究与应用效果评价
丽 百面 Ｆ ＿ ７ ＝
（） ５
（） ６
③泵漏 失量对泵效影响的理 沦表达式如下 ：
１ Ｎ￣ １ ＂￣ ＃ ＂ 糠一 ＂ Ｍ 粕 １ －１ × １ 尔 １
对 一 级 泵 ，取 ４ ５ 泵 ，动 液 面 ６ （ ｉ ）６ ５ ｍ ｔ算 ，得 出 Ｔ ＿ ） １ ＝９９． ９８％ ， Ｔ ＿ ＝９８． １ Ｍ ９９％ ， 所 以 有 Ｔ ＿ １
参 数偏 小 区 ：分布 在这 一 区域 的抽 油 机井 系统 效率 一般 为 １％一 ０ ０ ２ ％，泵吸入 【压力大十４ ＭＰ ，位于该区域的抽油机井 ， ｜ ． ａ Ｏ 虽然泵效高 ， 沉没压力高 ，举升高度小 ，系统效率仍然不高 ．采 但 取调大参数、小泵换大泵等工艺措施 ，可使 油井进入合理区 。 参数 偏大 区 ：分 布在 这一 区域 的抽油 机井 系统 效率在 １％以 ０ 下 ， 没压 力在２ ＭＰ 以下 ，这部 分抽油机 井虽然举升高 度大 ， 沉 ． ａ ０ 但泵效低 ，系统 效率低。采取调小参数 、大泵换小泵可使油井进入
（ ｔ － 仙 ＝ ，光杆功率 ，＝ 取 。． 。 ９ 。 望 代 入（ 式， １ 由于张 ； ）
Ｂ ：理 沦系统效 率平均值 线。 Ｔ系＝ Ｌ ｗ、Ｋ、 沉）Ｌ 线 １ ｆ 、ｆ Ｐ 、 ｆ ｗ、Ｋ取平均值。 Ｃ ：理 论 系统 效 率 上 限 。 Ｔ 系 ＝ Ｌ ｗ、Ｋ，Ｐ ） ＝ 线 １ ｆ 、ｆ 沉 ＬＩ
＝ ９ ９ ％＊ ８ ９ ％＝９ ． ７ 。 ９ ．８ ９ ．９ ８９ ％
资料核实区： 在这一 区域的抽油机井资料有误， 须进一步落实 自喷 区： 一区域的抽油 机井具有 自喷能力 ， 这 油层对抽 油机作
功。
３ 应 用 实 例
注采管理
一、注采管理基础知识
㈥、几个主要概念
2、注水系统效率：是一项反映油田注水系统地面工程综合性的经济技术指标。
研究分析油田注水系统效率，主要是分析全系统的机泵运行效率、工艺管网的压能
损失和注水站高压供水的利用。
以注水站为中心的注水系统效率的计算方法是： η 系＝η 电机×η 泵×η 管网 式中：η 系——注水系统效率（%） η 电机——电动机效率（%） η 泵——注水泵效率（%） η 管网——注水管网效率（%）
指标 时间 2005 2006 对比 油井利用 率 % 88.2 88.4 0.2 平均泵效 % 64.6 66.1 1.5 系统效率 % 29.9 31.7 1.8 检泵周期 d 542 630 88 躺井率 % 4.31 3.99 -0.32
2006年采油管理主要技术、经济指标和2005年对比，都有了不 同程度的提高：躺井率下降0.32%，检泵周期延长88天，系统效率提
井数 比例 井数 比例 井数 比例 井数 比例 井数 比例 井数 （口） （%） （口） （%） （口） （%） （口） （%） （口） （%） （口） 37 36 2.1 1.9 123 127 6.9 6.8 160 166 8.9 8.9 538 554 30.1 29.8 932 975 52.1 52.5 1790 1858
电机
式中：P泵——注水泵出口压力（MPa）； P入——注水泵进口压力（MPa）； Q——注水泵排量（m3/h）；
⑶注水管网效率： η 管网＝（P泵—Δ P）÷P泵×100% ＝P井口÷P泵×100%
式中：P泵——注水泵出口平均压力（MPa）； Δ P——管网流程压力损失（主要包括泵出口闸门控制，管道沿程和局部损失， 配水间调节节流损失等）； P井口——注水井井口平均注水压力（MPa）
抽油机井节能降耗措施与评价
抽油机井节能降耗措施与评价摘要：分析了抽汲参数在举升过程中对抽油工况的影响，以及能量的转换过程和能量损失的影响因素，提出了提高系统效率的方法。
以2013年现场实施优化调参的123口井，取得了平均单井系统效率提高7.44%，单井日节电31.3kW.h 效果，为抽油机井的节能挖潜提供了技术手段。
关键词：抽油机井参数优化节能评价一、抽油系统能耗分析1.抽汲参数对抽油工况的影响分析抽油机井的抽汲参数主要为下泵深度、泵径、冲程、冲次。
抽汲参数的改变会对抽油机井的工况带来较大的影响，进而导致抽油系统能耗的变化。
主要工况参数采用如下公式计算：1.1悬点最大、最小载荷。
由抽油机悬点运动规律知，最大载荷发生在上冲程，最小载荷发生在下冲程。
式中，、分别为最大、最小载荷，N；、分别为杆柱在空气和井液中的重力，N；为泵柱塞全面积上的液柱重力，N；、分别为上、下冲程时的杆柱惯性载荷，N；为冲程长度，m；为冲次，min-1；为曲柄轴扭矩，Nm；为电机输入功率，kW。
由以上公式分析，抽汲参数对工况的影响：①下泵深度和杆径主要影响着杆柱载荷，下泵深，杆径大，杆柱载荷就大，其惯性载荷也相应变大。
②泵径主要影响着液柱载荷，泵径大，液柱载荷就大。
③冲程、冲次是影响曲柄轴扭矩、电机功率的主要因素，同时又是影响杆柱惯性载荷的主要因素，乘积代表了杆柱的速度大小，杆速越大，其加速度就大，杆柱的惯性载荷就大。
因此，调大抽汲参数，使抽油机悬点载荷、曲柄轴扭矩、电机输入功率增大，油井耗能增加；反之调小参数，油井耗能减小。
2.抽油系统能量转换分析对于一个抽油系统，它依靠外部提供动力进行采油，同时又遵循能量转换与守恒定律。
深井泵采油过程相当于克服阻力做功的过程，它把系统输入的能量，一部分转换为将一定量的液体从井下举升到地面所做的有用功；另一部分则转换为克服举升过程中的阻力而被消耗损失掉的无用功。
有用功是油井获取一定产量所必需的能量，其大小取决于油井的产量、举升高度、井液密度、气油比等。
抽油机井提高系统效率方法探讨
及 变 频调 速 装置 ，以及 进 行稀 土 永磁 电动机 改造 试 验 等 方面进 行降 低 能耗 、提 高系统 效率 的 试
验 ， 见到 了较 好 的效 果 。 在提 高抽 油 机 井 系统 效率 方 面总 结 了现 场 比较 实用 的方 法 ，为 节能 降 耗 工作提 供 了一 定的 可供借 鍪的经验 。 关键 词 抽 油机 系统 效率 技 术管 理
１ 系统 效 率 影 响 因素 分 析
１ １ 抽 油 设 备 对 系 统 效 率 的 影 响 ． １ １ １ 电 动 机 部 分 功 率 损 失 ． ．
理 论 研 究 表 明 ，抽 油 机 工作 时 ， 当其 工 作 负
作 者 简 介 ： 赵 玉 波 ，２ ０ 年 毕 业 于 东 北 电力 大 学 ，助 理 工 程 师 ，从 ０５ 事 电 力 管 理 工 作 ， Ｅ ｍ ｉ ｔ ｎ ０ｇａ＠ｐ ｔ ｃ ｉａｃｒ．ｎ 地 址 ： － ａｌ ｉ ｙ“ ｈｊ ｅｒ ｈｎ ． ｎ ｃ ， ： ａ ０ ｏ
的 １ ．％上 升 到 １ ． ， 上 升 了 ２８ 百 分 点 。 ４７ ７５ ％ ．个
Ｏ—— 深 井 泵排 量 系数 ，％； Ｌ Ｈ — — 有效 扬程 ，Ｉ ｎ ；
Ｑ弹— — 深 井 泵 理 论 排 量 ，ｍ ／； ｓ
｜ ０ —— 液体 密度 ，ｋ ／ ｇ ； ｍ
浅析抽油机井系统提高效率方法
２１ ０ １年 Ｏ １月
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｉｎ ｈ ｎＰ ｔ ｌｕ Ｕｎｖ ｒｉ ｆ ｔｆ ａ ｄＷ ｏｋ ｒ ｏ ｒａ ｏ ａｇ ａ ｅｒ ｅ ｍ ｉｅｓ ｙｏ ａｆ ｎ ｒｅｓ Ｊ ｏ ｔ Ｓ
．
第２卷 ４
第 １ 期
浅 析 抽 油 机 井 系统 提 高效 率 方 法
低效的状态 ， 各油 区之间、 油藏之间、 低渗单元之间 、 油井
之 间也 有 很 大 的差 异 ， 全油 田抽 油 机采 油 系 统 （ 以下 简称
机采系统） 效率平均水平在 ２ 以下。 ０
３ 提高 系统效率采取的措施 ３ ・
液量低孔 ｏ 【 ／ 效油拱 ２３口， ０ 平均泵 效低 于 ３ ， 产 能耗 浪费严 重 。２１ ５ 生 ００ 年上半年共分 四批次对 １３口低 效井参数进行优化 ， ４ 具
（） ２制定实施期 ： 根据不 同油井 的出液状况， 制订合 理 的生产工作制度 。
主要是由油井液量 、 动液面 、 示功图面积 、 油井 冲
（）效果评价期 ： ３ 在确保 地面集输 系统运行安 全和
［ 收稿 日期］２ １ 一１一２ ＯＯ Ｏ ８ ［ 第一 作 者 简介 ］ 徐 志平 （ ９４ ） 男． １８ 一 ， 汉族 ， 南 人 ．０ ７年 毕 业于 重 庆科技 学 院石 油工 程 油 气开 采专 业 ． 国石 化 江汉 油 田 分公 司坪 北经 理 部 湖 ２０ 中
工程 师 ． 工 。 助
徐志平等． 浅析抽油机井 系统提高效率方法
ｌ ９
不影响油 井产 量 的情 况 下 ， 对部 分低 产低 效 井实 施 间 抽， 降低生产能耗 、 提高机采系统效率 。
抽油机井系统效率的重新认识和计算方法
常 规 有 杆 抽 油 系 统 采 油 是 通 过 抽 油 设 备 将 地 面 的 电能转化 、 传递 给井 筒 中的生 产 流体 ， 从 而 将 其 举
升 至 地 面 的 采 油 方 式 。 整 个 系 统 的工 作 实 质 上 就 是 能 量不 断传 递 和转 化 的过 程 ， 在 能 量 的 每 一 次 传 递 和 转 化 时 都 会 有 一 定 的 能 量 损 失 。从 地 面 供 入 系 统 提 供 的能量 扣 除系 统 中的各 种 损失 ， 就 是 系 统 给 井 筒 流体 的有 效 能量 ， 其 与 系 统 输 入 的 能 量 之 比 即 为 抽油 机井 的系统 效率 。 显然 ， 无 论 是 节 能 还 是 提 高 经
７ ６
内蒙古 石 油 化 工
２ ０ １ ３ 年第 ５ 期
抽 油 机 井 系统 效 率 的重 新认 识 和 计 算 方法
刘 德 强
（ 大庆油 田有限责任公司第四采油厂 ， 黑龙江 大庆 １ ６ ３ ５ １ １ ）
摘 要 ： 本 文针 对抽 油机 动 液 面到 井 口的井 ， 拟 定 一 个 与 抽 油 机 井 同产 量 、 同油 压、 同 套 压 的 自喷
致 产液量 相对偏 低 ， 举升 高度 相对偏小 ， 系 统 效 率 较 低。 后者尽 管 有较高 的产 液量 ， 但 出现 供 液 不 足 的 状
系 统 效 率 是 衡 量 抽 油 机 井 经 济 效 益 的 重 要 指 标 ， 是 机 械采 油井 将 井 内液 体 输送 到地 面 所需 功率 与 地 面 电 动 机 输 入 功 率 的 比值 ， 分为 地 面 效率 和井 下 效 率 。技 术 装 备 水 平 。 高 水 平 和 好 性 能 的 技 术 装 备 是 提 高 抽 油 机 井 生 产 系 统 效 率 的 重 要 基 础 。要 想 从 根 本 上解决 抽 油机 井 系 统 效率 低 的 问题 ， 就 应 采 用 较先 进 的、 节 能 型 的技 术 装 备 。 抽油机 井生 产系统 优 化 设 计 水 平 。 它 是 提 高 抽 油 机 井 系 统 效 率 的技 术 依托。 在一定 的油 井条 件和设 备条 件下 ， 优化 设计生 产系 统 的工作 制 度 ， 将 在一 定 程 度上 提 高 抽油 设备 的 运 行 效 率 和 油 井 的 生 产 效 率 。 管 理 水 平 。 高 的管 理水 平 是提 高抽 油 机井 生 产 系统 效 率 的 必要 条 件 。
3.3 抽油机的平衡、扭矩与
当抽油机运转不平衡时，实际产生的有效平衡值可利用于云琦推导的公式计算：
I d Pmax I u Pmin Ce Iu Id
（三）计算最大扭矩的经验方法
苏联公式： M max 300s 0.236s( Pmax Pmin )
中国公式：M max 1800s 0.202s( Pmax Pmin ) 实践证明近似公式和苏联公式计算结果偏小， 而中国公式计算结果比较符合中国的油井情 况。
Nr 0.1136106 Qt l L(0.355 )K
四、抽油机井的系统效率 在抽油机井的生产中，要力求投入最小的成本，获得最 大的利益，这就要求抽油机井的系统效率要高。抽油机井的 系统效率是抽油机井做的有用功率与输入功率的比值，这个 值越高，抽油机井的效益越好。 （一）抽油机井的有用功率 有用功率或称有效功率，也称为水力功率NH, 是指在一定时 间内，将一定量的液体提升一定的距离所需要的功率：
实 际 上， 一 般 不 用 这 种 方 法
2．判断及计算平衡
（二）计算扭矩的近似方法 将悬点的运动简化为简谐运动如 图所示，对曲柄轴O′取力矩平衡得：
FP r sin M Wc r sin
对支架轴取力矩平衡得
： aP bFP
M a rP sin Wcr sin b
Wb c (Wr
l
2
) X uc
2．曲柄平衡方式计算 如图所示，曲柄平衡方式的平衡重装在曲柄上，适用于大型抽油
机。
在下冲程中，曲柄平衡重 Wcb 上升的高度为2R，曲柄自重 Wc 上升的高度为 2 Rc ，抽油机本身不平衡值 X ub 上升的高度 为 2 r ，则平衡系统在下冲程中储存的能量，或实际产生的平 衡功为： Aw 2RWcb 2RcWc 2rX ub
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机采系统节能指标
一、抽油机井系统效率
抽油机井系统效率是指将液体举升到地面的有效作功能量与系统输入能量之比，即抽油机的有效功率与输入功率的比值。
i
e p p =η 其中，抽油井的有效功率是指将井内液体举升到地面所需要的功率；抽油机的输入功率是指拖动机械采油设备的电动机总的消耗功率。
抽油机的输入功率可由现场测试取得，抽油井的有效功率可由以下公式计算：
Q·H·ρ·g
P e ＝————————
86400
式中：Ｐe ——有效功率，KW ；
Q ——油井日产液量，m 3/d ；
H ——有效扬程，m ；
ρ——油井液体密度，t/m 3；
g ——重力加速度，g=9.8m/s 2；
其中有效扬程：
（Po —Pt ）×1000
H=Hd + --————————
ρ·g
式中：Hd ————油井动液面深度，m;
Po ————井口油压，MPa;
Pt ————井口套压，MPa;
二、抽油机井平衡合格率
1、抽油机井平衡度
抽油机井稳定运行过程中，下冲程时的最大电流与上冲程时最大电流比值。
（80-100%合理，小于80％欠平衡，大于100%超平衡）。
平衡度=(I下行峰值/I上行峰值) ×100%
采液用电单耗：油井采出每吨液的用电量，单位Kw.h/t 采液用电单耗＝W/Q
式中：W—油井日耗电量，Kw；Q—油井日产液量，t3/d 2、抽油机井平衡度合格率：
抽油机井平衡度达标的井数占总开井数的比值。
抽油机井平衡度合格率=(S合格/S总)×100%
式中：S合格—抽油机井平衡度达标的井数；
S总—抽油机开井总数。
三、抽油机井泵效
抽油机井的实际产液量与泵的理论排量的比值叫做泵效。
η=（Q实/Q理）×100%；
式中：η—泵效(%) Q实—指核实日产液量(m3/d)；
Q理—泵理论排液量(m3/d)；
其中：Q理=1.1304×10-3×S×N×D2
式中：S—冲程(m) N—冲数(n/m) D—泵径(mm)；
四、采液用电单耗
油井采出每吨液的用电量，单位Kw.h/t
采液用电单耗＝W/Q
式中：W—油井日耗电量，Kw；Q—油井日产液量，t3/d。