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摘要：分析了抽油机系统效率主要影响因素，即抽油设备、抽汲参数和技术管理等因素对系统效率有着较大的影响，并采取适时调参、应用低转速电机及变频调速装置和优化抽汲参数设计等措施，可提高抽油机井系统效率。
关键词：抽油机；系统效率；技术管理
中图分类号：TE933 文献标识码：A 文章编号：
有杆抽油系统效率的高低，对能耗影响较大【1】。由目前测得系统效率数据可知，部分井系统效率偏低，主要表现为：参数匹配不合理，“大马拉小车”现象比较严重，油井产液量均较低，电机负载率低于60%，使电机处于轻载运行，这时电机部分的损失远远大于10%；泵况差，举升高度小；部分井因供液能力增加，原抽汲参数偏小，举升高度变小，导致系统效率低等原因。为此，建议对部分井换上功率小一级的电机或随作业更换大泵等针对性措施，提高系统效率。
一、抽油机系统效率
应用有杆抽油系统的目的是将地面的电能传递给井下液体，从而举升井下液体。整个系统工作时，就是一个能量不断传递和转化的过程，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的各种损失以后，就是系统所给液体的有效能量，这一为将液体举升至地面的有效作功能量与系统输入能量之比即为抽油机系统效率。抽油机系统效率公式：
η=×100% ，（1）
η=QHρg/86400P有功×100%，（2）
式中；P水—抽油机有效功率，KW；P入—抽油机输入功率，KW；式中：Q—日产液，t；H—举升高度，m；P有功—电机的消耗功率，kW。
由于能量在转换和传递过程中总会发生不可避免的损失，在此过程中如果损失的能量小，则可获得较高的输出能量（有效功率P水），系统效率就会越高，反之，系统效率越低。要提高抽油机系统效率，就要努力减少抽油系统各部分的功率损失。系统效率与油井本身条件密切相关，在油井条件一定的情况下，主要受以下因素影响。
二、影响因素
2.1抽油设备功率损失
（1）电机部分。理论研究表明，抽油机工作时，当其工作负荷在60-100%PN范围内时，电机损耗约为10%，当负荷变化极大（特别是当抽油机平衡不良时，其电机输出功率可能在-20%PN至120%PN的范围内变化），电机损耗可高达30-40%。为降低电机的损耗，应尽量使电机工作时的平均功率达到电机额定功率PN的35%以上。
（2）皮带传动部分。主要是磨擦损失，一般为2%左右，实验表明在我国现有技术条件下窄V联组带是值得推荐使用的传动带。
（3）减速箱部分。主要是传动过程中的磨擦损失。减速箱中有三副轴承，一般为滚动轴承，传动磨擦损失约为3%；另外减速箱中还有三对人字齿轮，齿轮传动时相啮合的齿面间有相对滑动，磨擦损失约为3%。如果减速箱润滑不良，损失还会增大，效率将下降。要提高这部分效率需保持良好的润滑状态。
（4）四连杆部分。主要是磨擦损失及驴头钢丝绳变形损失，一般约为5%，如果润滑不好，损失还会增大，效率将下降。另外还有抽油杆功率损失、抽油泵功率损失及管柱功率损失。
2.2抽汲参数
试验表明，抽汲参数（冲次n、冲程S、泵径D、下泵深度L以及抽油杆尺寸）对抽油系统效率（特别是井下效率）影响较大。抽汲参数匹配的好与差，系统效率相差近10%。无论哪一种杆柱，随着冲程长度的增加，冲次下降，其能耗可下降；较大的泵径配以合理的冲程、冲次，也可使其能耗下降，系统效率提高。见图1。
图1抽汲参数（冲次n、冲程S）对抽油系统效率影响
2.3技术管理
研究表明，技术管理工作对抽油机系统效率影响较大，从系统效率计算公式（1）式可知，在输入功率一定时，如获得较高的有功功率P水即可获得较高的系统效率。
而P水= =αρQ理 H g /1000；H=H液+1000（P油-P套）/(ρ×g)
式中：α—深井泵排量系数，%；H—有效扬程，m；Q理—深井泵理论排量，m3/s；ρ—液体密度，Kg/m3；g—重力加速度，m/s2；H液—油井动液面深度（m）；P油—油压（MPa）；P套—套压（MPa）。
公式表明，抽汲参数一定时，有效功率受有效扬程与深井泵排量系数的影响，深井泵排量系数一般与泵型有关，而有效扬程与日常技术管理密切相关。从水力模型试验得，一般随有效扬程的增加，系统效率增加，但二者之间并非线性关系，随着有效扬程的增加，系统效率增加的趋势逐渐变缓，直到达到最大。因为当下泵深度一定时，随有效扬程的增加，抽油井沉没度逐渐变小，导致抽油泵的排量系数下降，使抽油泵产量减小，进而影响系统效率的提高，所以，有效扬程并非越高越好，这就要求我们必须确定一个合理的举升高度，采取相应的措施，使系统效率达到较高水平。
三、提高抽油机井系统效率方法
（1）适时调参，优化参数。根据油井的动态变化情况，确定合理举升高度，我们以合理流压为依据，进行参数优化，适时调参，共统计参数调整25口井，可对比22口井（调大参数5口井，调小参数17口井，其中调小冲程4口井，调小冲次13口井），平均单井日产液由8.8t/d增加至9.1t/d，日产油由3.0t/d稳定在3.0t/d，日耗电由183 KW.h下降至160KW.h 下降了23KW.h，平均单井系统效率从调前的16.4%上升到18.7%，上升了2.3个百分点。其中调大参数5口井，平均单井日产液由14.3t/d增加至15.5t/d，日产油4.3t/d稳定在4.4t/d，日耗电由178 KW.h 增加至218KW.h 增加了40KW.h，平均单井系统效率从调前的17.3%上升到19.6%，上升了2.3个百分点；调小参数17口井，平均单井日产液由7.1t/d稳定在7.3t/d，日产油2.7t/d稳定在2.6t/d， 日耗电由184 KW.h 下降至143KW.h，下降了41KW.h，平均单井系统效率从调前的14.7%上升到17.5%，上升了2.8个百分点。
（2）应用低转速电机及变频调速装置，降低能耗，提高效率。统计在供液能力低，间抽生产的3口井上安装了低转速电机。应用前后对比，平均单井冲次由5min-1下調至2.1min-1，3口井均由间抽生产转为连续生产，平均单井日产液由0.53 t增加到1.57t，增加了1.04t，日产油由0.52 t增加到1.53 t，增加了1.01t，日耗电由104 KW.h下降到50 KW.h，下降了54 KW.h，系统效率由2.2%提高到11.6%，提高了9.4个百分点。某年在2口井上安装了变频装置，应用前后对比，油井生产参数合理，产量增加，能耗降低，系统效率提高效果明显。平均单井日产液由1.6 t增加到2.2 t，增加了0.6t，日产油由1.6 t增加到1.9 t ，增加了0.3t，日耗电由103 KW.h下降到44 KW.h ，下降了59 KW.h，系统效率由6.1%提高到18.9%，提高了12.8个百分点。
（3）稀土永磁电机改造。统计14口井平均原装机功率25.3KW，目前29.3KW；原正常生产大小载荷55/24KN，目前53/25KN；原正常生产上下电流29/25A，目前21/16A。平均单井日产液由11.1t/d稳定在11.3t/d，日产油由1.7t/d稳定在1.7t/d，平均单井日耗电由179KW.h下降至122KW.h，下降了57KW.h，系统效率由19.3%提高至22.3%，提高了3个百分点。
（4）优化抽汲参数设计，提高效率。根据油井生产动态情况，结合油井施工作业对11口井进行了参数优化设计。（换泵及优化管杆组合） 对流压偏高的7口井换大泵，可对比3口井，平均单井日产液由13.0t/d增加至15.7t/d，日产油由3.2t/d上升到3.6t/d，日耗电由151KW.h增加到197KW.h，系统效率由16.3%提高到20.2%，提高了3.9个百分点。对流压偏低的4口井换小泵，可对比2口井。平均单井日产液由8.8t/d下降到6.1t/d，日产油2.4t/d下降到1.9t/d， 日耗电由287KW.h 减少到215KW.h，系统效率由6.1%提高到6.4%，提高了0.3个百分点。
四、结论及建议
（1）提高系统效率是一项长期的、基础的、综合的工作，提高系统效率对节能降耗和提高经济效益具有重要的影响。
（2）加强技术管理和生产管理。技术管理创新是实现持续发展的有力保障，合理选择机杆泵、地面抽汲参数、检泵作业、调平衡及各种节能设施等技术管理工作直接影响系统效率。为此，我们把加强技术管理创新和基础管理工作当做提高系统效率有效手段。
（3）要加强目前对系统效率有针对性的整改措施。对地面效率和井下效率低的井分别加强日常管理或技术管理工作。优化设计抽油机井的生产参数，可以达到提高系统效率的目的，从而达到提高抽油机系统的整体管理水平。
参考文献：
[1] 陈涛平，胡靖邦.石油工程[M].北京：石油工业出版社，2000.
关键词：抽油机；系统效率；技术管理
中图分类号：TE933 文献标识码：A 文章编号：
有杆抽油系统效率的高低，对能耗影响较大【1】。由目前测得系统效率数据可知，部分井系统效率偏低，主要表现为：参数匹配不合理，“大马拉小车”现象比较严重，油井产液量均较低，电机负载率低于60%，使电机处于轻载运行，这时电机部分的损失远远大于10%；泵况差，举升高度小；部分井因供液能力增加，原抽汲参数偏小，举升高度变小，导致系统效率低等原因。为此，建议对部分井换上功率小一级的电机或随作业更换大泵等针对性措施，提高系统效率。
一、抽油机系统效率
应用有杆抽油系统的目的是将地面的电能传递给井下液体，从而举升井下液体。整个系统工作时，就是一个能量不断传递和转化的过程，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的各种损失以后，就是系统所给液体的有效能量，这一为将液体举升至地面的有效作功能量与系统输入能量之比即为抽油机系统效率。抽油机系统效率公式：
η=×100% ，（1）
η=QHρg/86400P有功×100%，（2）
式中；P水—抽油机有效功率，KW；P入—抽油机输入功率，KW；式中：Q—日产液，t；H—举升高度，m；P有功—电机的消耗功率，kW。
由于能量在转换和传递过程中总会发生不可避免的损失，在此过程中如果损失的能量小，则可获得较高的输出能量（有效功率P水），系统效率就会越高，反之，系统效率越低。要提高抽油机系统效率，就要努力减少抽油系统各部分的功率损失。系统效率与油井本身条件密切相关，在油井条件一定的情况下，主要受以下因素影响。
二、影响因素
2.1抽油设备功率损失
（1）电机部分。理论研究表明，抽油机工作时，当其工作负荷在60-100%PN范围内时，电机损耗约为10%，当负荷变化极大（特别是当抽油机平衡不良时，其电机输出功率可能在-20%PN至120%PN的范围内变化），电机损耗可高达30-40%。为降低电机的损耗，应尽量使电机工作时的平均功率达到电机额定功率PN的35%以上。
（2）皮带传动部分。主要是磨擦损失，一般为2%左右，实验表明在我国现有技术条件下窄V联组带是值得推荐使用的传动带。
（3）减速箱部分。主要是传动过程中的磨擦损失。减速箱中有三副轴承，一般为滚动轴承，传动磨擦损失约为3%；另外减速箱中还有三对人字齿轮，齿轮传动时相啮合的齿面间有相对滑动，磨擦损失约为3%。如果减速箱润滑不良，损失还会增大，效率将下降。要提高这部分效率需保持良好的润滑状态。
（4）四连杆部分。主要是磨擦损失及驴头钢丝绳变形损失，一般约为5%，如果润滑不好，损失还会增大，效率将下降。另外还有抽油杆功率损失、抽油泵功率损失及管柱功率损失。
2.2抽汲参数
试验表明，抽汲参数（冲次n、冲程S、泵径D、下泵深度L以及抽油杆尺寸）对抽油系统效率（特别是井下效率）影响较大。抽汲参数匹配的好与差，系统效率相差近10%。无论哪一种杆柱，随着冲程长度的增加，冲次下降，其能耗可下降；较大的泵径配以合理的冲程、冲次，也可使其能耗下降，系统效率提高。见图1。
图1抽汲参数（冲次n、冲程S）对抽油系统效率影响
2.3技术管理
研究表明，技术管理工作对抽油机系统效率影响较大，从系统效率计算公式（1）式可知，在输入功率一定时，如获得较高的有功功率P水即可获得较高的系统效率。
而P水= =αρQ理 H g /1000；H=H液+1000（P油-P套）/(ρ×g)
式中：α—深井泵排量系数，%；H—有效扬程，m；Q理—深井泵理论排量，m3/s；ρ—液体密度，Kg/m3；g—重力加速度，m/s2；H液—油井动液面深度（m）；P油—油压（MPa）；P套—套压（MPa）。
公式表明，抽汲参数一定时，有效功率受有效扬程与深井泵排量系数的影响，深井泵排量系数一般与泵型有关，而有效扬程与日常技术管理密切相关。从水力模型试验得，一般随有效扬程的增加，系统效率增加，但二者之间并非线性关系，随着有效扬程的增加，系统效率增加的趋势逐渐变缓，直到达到最大。因为当下泵深度一定时，随有效扬程的增加，抽油井沉没度逐渐变小，导致抽油泵的排量系数下降，使抽油泵产量减小，进而影响系统效率的提高，所以，有效扬程并非越高越好，这就要求我们必须确定一个合理的举升高度，采取相应的措施，使系统效率达到较高水平。
三、提高抽油机井系统效率方法
（1）适时调参，优化参数。根据油井的动态变化情况，确定合理举升高度，我们以合理流压为依据，进行参数优化，适时调参，共统计参数调整25口井，可对比22口井（调大参数5口井，调小参数17口井，其中调小冲程4口井，调小冲次13口井），平均单井日产液由8.8t/d增加至9.1t/d，日产油由3.0t/d稳定在3.0t/d，日耗电由183 KW.h下降至160KW.h 下降了23KW.h，平均单井系统效率从调前的16.4%上升到18.7%，上升了2.3个百分点。其中调大参数5口井，平均单井日产液由14.3t/d增加至15.5t/d，日产油4.3t/d稳定在4.4t/d，日耗电由178 KW.h 增加至218KW.h 增加了40KW.h，平均单井系统效率从调前的17.3%上升到19.6%，上升了2.3个百分点；调小参数17口井，平均单井日产液由7.1t/d稳定在7.3t/d，日产油2.7t/d稳定在2.6t/d， 日耗电由184 KW.h 下降至143KW.h，下降了41KW.h，平均单井系统效率从调前的14.7%上升到17.5%，上升了2.8个百分点。
（2）应用低转速电机及变频调速装置，降低能耗，提高效率。统计在供液能力低，间抽生产的3口井上安装了低转速电机。应用前后对比，平均单井冲次由5min-1下調至2.1min-1，3口井均由间抽生产转为连续生产，平均单井日产液由0.53 t增加到1.57t，增加了1.04t，日产油由0.52 t增加到1.53 t，增加了1.01t，日耗电由104 KW.h下降到50 KW.h，下降了54 KW.h，系统效率由2.2%提高到11.6%，提高了9.4个百分点。某年在2口井上安装了变频装置，应用前后对比，油井生产参数合理，产量增加，能耗降低，系统效率提高效果明显。平均单井日产液由1.6 t增加到2.2 t，增加了0.6t，日产油由1.6 t增加到1.9 t ，增加了0.3t，日耗电由103 KW.h下降到44 KW.h ，下降了59 KW.h，系统效率由6.1%提高到18.9%，提高了12.8个百分点。
（3）稀土永磁电机改造。统计14口井平均原装机功率25.3KW，目前29.3KW；原正常生产大小载荷55/24KN，目前53/25KN；原正常生产上下电流29/25A，目前21/16A。平均单井日产液由11.1t/d稳定在11.3t/d，日产油由1.7t/d稳定在1.7t/d，平均单井日耗电由179KW.h下降至122KW.h，下降了57KW.h，系统效率由19.3%提高至22.3%，提高了3个百分点。
（4）优化抽汲参数设计，提高效率。根据油井生产动态情况，结合油井施工作业对11口井进行了参数优化设计。（换泵及优化管杆组合） 对流压偏高的7口井换大泵，可对比3口井，平均单井日产液由13.0t/d增加至15.7t/d，日产油由3.2t/d上升到3.6t/d，日耗电由151KW.h增加到197KW.h，系统效率由16.3%提高到20.2%，提高了3.9个百分点。对流压偏低的4口井换小泵，可对比2口井。平均单井日产液由8.8t/d下降到6.1t/d，日产油2.4t/d下降到1.9t/d， 日耗电由287KW.h 减少到215KW.h，系统效率由6.1%提高到6.4%，提高了0.3个百分点。
四、结论及建议
（1）提高系统效率是一项长期的、基础的、综合的工作，提高系统效率对节能降耗和提高经济效益具有重要的影响。
（2）加强技术管理和生产管理。技术管理创新是实现持续发展的有力保障，合理选择机杆泵、地面抽汲参数、检泵作业、调平衡及各种节能设施等技术管理工作直接影响系统效率。为此，我们把加强技术管理创新和基础管理工作当做提高系统效率有效手段。
（3）要加强目前对系统效率有针对性的整改措施。对地面效率和井下效率低的井分别加强日常管理或技术管理工作。优化设计抽油机井的生产参数，可以达到提高系统效率的目的，从而达到提高抽油机系统的整体管理水平。
参考文献：
[1] 陈涛平，胡靖邦.石油工程[M].北京：石油工业出版社，2000.