有杆抽油系统设计.doc

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1、重庆科技学院本科生毕业论文 中文摘要摘 要抽油机采油是油田目前主要的机械采油方式，也是油田耗能的主要方面。抽油机能耗平均每年占机采系统能耗的70%以上。目前，国际石油行业高水平的抽油机井系统效率是34%,国内石油行业水平较高的油田，系统效率达到30%。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，从而实现油田抽油机井系统节能降耗的目的，本课题从有杆抽油系统效率、节能的角度出发，研究了有杆抽油系统各个构件在运动过程中各种能量的损失和效率计算，对现有抽油杆柱系统和抽汲参数进行分析并进行优化设计。根据分析，总结出提高系统效率主要有两个方面

2、，即提高地面系统效率和提高井下系统效率。提高地面系统效率也就是提高电机效率和提高抽油机效率;提高井下系统效率主要从提高泵效和降低油井负荷两方面着手。关键词：抽油机 系统效率 抽油杆柱 抽汲参数 优化设计II重庆科技学院本科生毕业论文 英文摘要ABSTRACTCurrently, Pumping is the major oil production machinery and is the main aspects of energy consumption. An average annual energy consumption of Pumping jack energy-product

3、ion system for more than 70 percent. At present, the international oil industry a high level of efficiency of pumping wells system is 34 percent, a higher level fields of the domestic oil industry, the system efficiency is 30 percent. Pumping system in order to fully tap the potential of saving ener

4、gy and reducing consumption, and further optimize the ground drag system of pumping wells and underground deliverability of the infrastructure, improve system efficiency pumping wells, pumping oil wells so as to achieve energy saving system the purpose of this Issues from the rod pumping system effi

5、ciency, energy conservation point of view, on the rod pumping system components in various sports in the course of various energy efficiency and the loss calculation, the existing system and rod string parameters of Swabbing And optimal design. According to the analysis, summarized improve system ef

6、ficiency has two main areas, namely, improve the ground system and improve the efficiency of underground system efficiency. Improve the ground system is to raise efficiency and improve the efficiency of electrical pumping efficiency, increasing the efficiency of the main underground system from the

7、increase pump efficiency and reduce the load two oil wells start.Keywords: pumping jack ; system efficiency; sucker rod string; pumpage Svariable; optimization design 重庆科技学院本科生毕业论文 目录目 录中文摘要I英文摘要II绪论31系统效率概述22 系统效率测试原理及方法研究32.1 系统效率测试原理32.2 系统效率计算方法53 影响机采系统效率因素分析研究83.1 机采系统效率节点分析83.2 抽汲参数对系统效率影响的分析

8、83.3 技术管理对系统效率的影响83.4 生产井状况普查及测试结果（河南井搂油田）93.5 影响机采系统效率的敏感性因素分析104 提高机采系统效率配套技术研究144.1 提高地面系统效率144.2 提高抽油机井井下系统效率的途径154.3 浅薄层稠油油藏机采系统效率评价方法研究164.4 机采系统优化设计研究215 软件的功能33结论37致谢39参考文献3949 重庆科技学院本科生毕业论文 绪论绪 论世界石油资源开发至今，机械采油方式仍占有主导地位，而有杆抽油机井又占机械采油井的90%以上。目前，我国抽油机井井数多，有5万口左右。在机械采油井中，游梁抽油机仍为主要机型。它以结构简单、可靠性

9、高使用维护简便、宜于在全天候状态下工作等诸多优点而长盛不衰。但是抽油机井生产系统效率仍然较低，平均在效率为20%左右。为了进一步提高抽油机井生产系统效率和抽油机的节能效果，我们会对抽油机进行优化设计，推导出该抽油机的计算公式，选择优化方法、优化目标函数和约束条件，并对优化结果分析比较。本课题的目的是为了了解抽油机的现状，分析系统效率低、耗能高的原因，研究其解决方法，设计出抽油机的优化方案。本课题的意义是通过优化设计抽油机井生产系统的工作制度、选择合理的生产设备、提高油井的管理水平来提高抽油机井系统效率不仅可以节约大量的能源，降低生产成本，而且还能缓解国家用电紧张状况，具有良好的经济效益和社会效

10、益。能更经济、有效地举升原油。重庆科技学院本科生毕业论文 系统效率概述1系统效率概述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中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值即为抽油机系统效率，即： （1.1）显然不论是节约能量还是提高经济效益，都需要有杆抽油系统有较高的系统效率。目前，全世界有近百万口抽油机井，其耗电量非常可观，因此国内外对有杆抽油系统效率的研究都很重视，做了大量的研究和试验工作

11、。有杆抽油系统的效率与油井本身的条件有密切关系。在油井条件一定的情况下，则主要有以下三种因素的影响：技术装备技术装备对系统效率有一定影响。想要提高系统效率，就应采用较先进的，节能型的技术装备，如特殊形状的抽油机（前置式抽油机等）、适应抽油机变工况的拖动装置、降低抽油杆摩擦的导向器和高效的抽油泵等。机、泵、杆设计一般来讲，在保证泵的吸入情况下，应尽量减小下泵深度，同时，在保证产量的前提下，为了降低能耗，应注意选择较大泵径，增加冲程并降低冲次。因为研究表明，抽汲参数（特别是冲次）对有杆抽油系统效率有明显影响，要想提高其运行效率，必须对抽汲参数进行优选。管理工作管理工作水平，例如抽油机的平衡度、驴头

12、与井口的对中情况、井口密封盘根的上紧程度、传动皮带的张紧程度等等都会影响有杆抽油系统效率。从以上可以看出系统效率不仅反映了机采井的节能与经济效益，而且也综合地反映了油田的技术装置、技术管理水平。因此深入研究、并努力提高油田有杆抽油系统效率是提高油田工作水平的一个重要方面。重庆科技学院本科生毕业论文 系统效率测试原理及方法研究重庆科技学院本科生毕业论文 系统效率测试原理及方法研究2 系统效率测试原理及方法研究抽油机系统装置由地面和井下两大部分组成，地面部分主要包括电动机、皮带与减速箱以及四连杆机构等，井下部分主要包括：抽油杆柱、深井泵以及油套管柱等。抽油机系统总效率受各部件效率的影响，若能测量出

13、或计算出关键点所消耗的能量，则可有针对性地提出相应的措施，以提高抽油井系统效率。目前，地面部件效率的测量点主要分布在五处：电动机输入口、电动机输出轴、减速箱输出轴、悬绳器以及井口处。电动机输入口处主要测试有关电参数，以计算电动机实际耗电量及电动机的功率因数;电动机输出轴处主要测试电动机输出轴的扭矩与转速，以计算电动机输出功率;减速箱输出轴处主要测试减速箱输出轴扭矩与转速，以计算减速箱输出功率;悬绳器处主要测试光杆示功图，以计算光杆功率;井口处主要测试油井动液面及油井产量，以计算抽油机深井泵装置系统的有功功率。2.1 系统效率测试原理2.1.1 电机运行效率电机输入功率(系统输入功率)电机平均输

14、入功率测试采用电度表秒表法进行测取。抽油机运转时，测取电度表所转圈数和所用时间，则电机平均输入功率为： (2.1)式中 电机输入功率，kw; 电度表所转圈数，无因次; 电流互感器变比，无因次; 电度表常数，r/kw; 转圈所用时间，s。电机输出功率在电机输出轴处贴电阻应变片，将电机轴应变曲线记录下来，并由转速仪测试电机实际运行转速，则电机平均输出扭矩和功率为： (2.2) (2.3)式中 电机平均输出扭矩，Nm; 电机轴弹性模量，N/m2; 电机轴泊松比，无因次; 电机轴直径，m; 实际平均应变值; 电机功率，kw; 实测电机轴转速，rpm。知道电机输入输出功率，即可得到电机的运行效率。2.1

15、.2 皮带减速箱效率电机输出功率P2即是皮带减速箱的输入功率，其输出功率P3与P2测试技术相同，皮带减速箱效率。2.1.3 四连杆机构效率在悬绳器处安装动力示功仪，测取动力示功图，则光杆功率为： (2.4)式中 示功图面积，mm2; 减程比，m/mm; 力比，N/mm; 光杆冲次，1/min;由光杆功率，就可计算四连杆机构效率。2.1.4 盘根盒效率盘根盒效率4由室内模拟装置完成，室内模拟装置是用一短管将两盘根盒连接起来，由油泵通过管路对盘根盒加压。光杆上贴有电阻应变片，测取光杆应力，以计算光杆拉力F。电机通过变速机构拖动光杆以V=1m/s的恒速做直线运动。则盘根盒耗功： P盘=FV10-5/

16、(2102) (2.5)式中 F光杆拉力，N; V光杆速度，m/s。这样，盘根盒的输出功率P5=P4-P盘，其效率4=P5/P4=(P4-P盘)/P42.1.5 抽油杆效率用抽油机在地面吊重不同载荷Wi时，用电度表分别测其耗功Pi，便可得到不同工况下的吊重Wi与耗功Pi关系曲线。利用此曲线可得到不同载荷下的抽油机地面部分耗功P和无游动凡尔抽油机耗功。则，抽油机耗功应为吊重耗功与无凡尔耗功之差，即杆=- (2.6)这样，抽油杆输出功率为：6=5-杆=4-盘-杆 (2.7)其效率5=P6/P5。2.1.6 深井泵效率在深井泵的吸入和排出口分别装上振弦压力计测取压力，同时计量产液量Q，油管不漏即可认

17、为= ，深井泵泵长度为已知，所以深井泵有效功率为： (2.8) Z=0+103(p排-p吸)/g (2.9)式中 Z 深井泵扬程，m;泵实际排量，m3/d;液体密度，t/m3;g为重力加速度，g/=9.8m/s2;0 泵长，m;排 排出口压力，MPa;吸 泵吸入口压力，MPa。这样，深井泵效率6=P7/P6。2.1.7 有效功率用双频道回声仪测取油井动液面深度，同时计量油井产液量Q，测取油井油压和套压，则有效功率P88 (2.10)=+103（油-套）/g (2.11)式中 深井泵装置有效举升高度，m;油井动液面深度，m;油 油压，MPa;套 套压，MPa。这样，管柱效率7=P8/P7。2.2

18、 系统效率计算方法近十多年来，人们在抽油井系统效率计算方法方面也进行了大量的研究，并取得了许多明显的成果，国内大庆油田、大庆石油学院在此方面做了大量工作，胜利油田和玉门油田也根据各自油田的特点做了相应的工作。目前矿场上常用的系统效率的计算方法主要有：实测法、常规法、抽油量法、停开机法、井口流速法、拟自喷井法、柱塞做功法等。2.2.1 实测法实测法是按照系统效率的构成与分布位置，逐点进行测算，这是一种比较真实、准确、可靠的方法。但由于测试时，所需仪表和设备较多，测试工作量大，因而现场采用较少。一般用于特殊井或为了深入研究问题时采用。2.2.2 常规法常规法是现场广泛使用的一种方法，其测试方法比较

19、简便。测试时，用三相有功电度表秒表完成平均有功功率的计量，可计算出系统的日耗电量;用双声道回声仪或其它仪器测动液面，通过油压、套压表读出的油压、套压可计算出举升高度;通过产量计量装置测量出产液量，并将其折算为日产液量, 按照以下公式计算出抽油机井的系统效率。 (2.12)式中 日产液量，单位t; 油井实测动液面，m; 回井口回压，MPa; 套井口套压，MPa; 日耗电量，J。同时，系统效率又是从电机功率输出到传送、提液至井口等各个环节效率的乘积。即： （2.13）式中 电机效率; 皮带传动效率; 抽油机传动效率; 抽油杆传动效率; 液体从泵至井口的输送效率; 泵提液的机械效率。但是，常规法对于

20、纯抽井的误差较小，而对于带喷井误差较大，这是因为常规法的公式来源于流体力学中的连通器原理。但油管中流体的力学问题属于动力学范畴。具体地对一口抽油机而言，井下泵柱塞并没有把所产的流体直接送到地面，而只到泵出口，流体通过柱塞的举升得到了增压。增压后的流体足以克服油管中的流体沿程阻力和井口油压而流到地面。但常规法只把克服流体重力和井口油压所耗掉的功率算作有用功率，而把克服沿程阻力消耗的功率算作无用功率。因而这种方法计算出的系统效率偏低。在纯抽井中偏低值不明显，在喷抽井中偏低值较大，甚至当液面在井口而套压又大于油压时，系统效率为负值。2.2.3 抽油量法抽油量法是按抽油机把抽油量从泵筒深度处举升到地面

21、所做的功的角度来计算系统效率的。这就克服了动液面在井口而油压比套压小，使系统效率出现负值的缺点，同时也避免了因泡沫油的影响而测不准液面，造成系统效率误差较大的问题。井口产量是深井泵的柱塞对流体增压后并把流体送到地面的最终产物，不管是带喷的还是抽出的，它都是流体已经克服了井下摩阻的体现。因而抽油量法对于带喷井或纯抽井都比较适用。但用实测示功图法计算抽油量也受仪器和示功图的精度等限制而准确度也差;这就不可避免地使系统效率出现误差，尤其是纯抽井，常出现偏高现象。2.2.4 其他方法井口流速法与拟自喷井法在计算系统效率时所需资料与常规法相同，现场测试也比较方便。由于计算时忽略了沿程阻力和气体膨胀所做的

22、功等，所以，虽然对于纯抽井来说，误差较小，但对于带喷井则误差较大。这两种方法在消除带喷井系统效率为负值的这一点上，都比常规法优越。柱塞做功不需要产量资料，但需要计算泵出口压力与入口压力，而这又是不太容易计算准确的;同时，该方法忽略了柱塞增压后流体克服重力、摩擦力等所做的功，因而计算值偏低。有关资料表明，没有一种方法能满足在不同工况纯抽、带喷或泵不起作用（当然也包括抽油杆断脱等）条件下，使系统效率的计算值与实测值接近。抽油量法虽然在带喷和泵不起作用时，接近实测值，但在纯抽时却偏高。常规法虽然在纯抽时误差小，但在带喷时却为负值。泵不起作用是油井的特例，属于不正常情况，应该避免。但从几种方法对特例的

23、计算值来看，除抽油法外，其它方法的计算值有正、负之分，与实测值为零相差甚远。这也从另一角度说明了这些方法的局限性。总的来看，抽油机井系统效率的计算可以用两种方法区分两类油井而分别进行：纯抽井，用常规法。带喷井，用抽油量法。在抽油机井的系统效率计算中，由于传统的计算方法对举升气体和克服流体自抽油泵排出口到井口的沿程阻力所耗功率未加考虑而使有些抽油机井的系统效率出现负值。实际上，抽油机井的系统效率不应出现负值。重庆科技学院本科生毕业论文 影响机采系统效率因素分析研究3 影响机采系统效率因素分析研究国内外的研究表明，影响有杆抽油系统效率的因素较多，它不仅受抽油设备和抽汲参数的影响，而且还受油井管理水

24、平和井况的影响。下面分别讨论这些因素对有杆抽油系统效率的影响情况。3.1 机采系统效率节点分析公式(2.12)提供了抽油机井系统效率的计算方法,公式(2.13)表明各因素对系统效率的影响关系。从上述两个计算公式（2.12 )和公式(2.13 )中可看出,机采效率影响因素主要有以下几个方面：电机效率相对偏低电机效率与电机本身质量有关，与电机的老化、维修因素等有关，与电机的匹配（如大马拉小车现象）有关。如河南井搂油田，在蒸汽吞吐生产周期中，抽油机负荷变化大，为了保证稠油生产的正常运行，大部分油井的抽油机配备电机功率过大，每口井在生产初期都存在大马拉小车的现象，同时许多电机已经多次维修、严重老化。另

25、外，由于井场配电箱破坏严重，无功补偿器损坏，造成油井电机功率因数偏低，经调查统计发现，目前井楼油田抽油机电机平均功率因数仅为0.223;采用节能型电机拖动抽油设备的系统效率明显地高于普通电机拖动抽油设备的系统效率。皮带传动效率低造成皮带传动效率低的主要原因是皮带带滑过松，两轮对正度低。此外还与皮带质量和皮带防滑剂的使用效果等因素有关。抽油机传动效率低抽油机服役年限长后，机械性能变差，运动部件不灵活或磨损松晃，冲程、冲次和平衡调节困难，因而造成抽油井平衡度低，地面系统效率低。目前运行良好的抽油机数量不到20%。抽油杆传动效率低造成效率低的主要原因是井口偏中、盘根过紧，抽油杆及油管弯曲度偏大造成抽

26、油杆摩阻增大和能量耗损。液体从泵到井口的输送效率低这是由泵挂深度不合理，原油温度低、粘度大等因素造成的。泵效低低渗透、稠油开发中，油井供液不足，造成大部分油井泵效低。3.2 抽汲参数对系统效率影响的分析研究与实验都表明，对一具体的油井而言，在地面设备和油井产能一定的条件下，不同的冲程、冲次泵径、下泵深度以及抽油杆尺寸对井下效率有较大影响。当产量、泵径、泵挂确定时，随冲次的增加，举升效率降低。因此，长冲程有利于提高举升效率。当泵径、冲程、冲次确定，泵挂深度变化时，油井产夜量随下泵深度的增加，有先上升后降低的规律，沉没度过大，不但对提高产量无益，反而会增加悬点载荷，从而增大电机负荷，降低效率，在现

27、场生产中当动液面确定时，沉没度的选择直接决定泵挂深度，因此，合理选择沉没度对油井系统效率的提高十分重要;假设产量不变，随下泵深度的增加，负载增加，油井举升效率稍有降低。对于抽油机井来说，一般情况下,沉没度达到300m时，泵的充满程度可达到95%以上。再增大没度，泵的充满程度也不会有大的变化。相反，随着下泵深度的增加，杆、管的弹性损失增大，因此，到一定程度时反而会导致泵效的降低。因此在生产过程中，根据地面设备和产能的条件，科学合理地选择抽汲参数，有利于提高井下效率。3.3 技术管理对系统效率的影响国内外的研究都表明，技术管理工作对抽油机井系统效率影响甚大。我们都知道，有杆抽油系统效率的计算公式可

28、写为： （3.1）式中 有杆抽油系统总效率，%; 有杆抽油系统有效功率，kw; 有杆抽油系统无效功率，kw其中，受多种因素影响，但主要受油井深浅、油的粘度、机型和抽汲参数等因素影响。在大庆某口井，有杆抽油系统无效耗功=6.6kW。利用公式（3.1），可以推算出抽油机井系统效率与水力功率的关系。当有效功率为零时，系统效率为零，随着有效功率的增加，有杆抽油系统效率增加。要想提高有杆抽油系统效率必须千方百计提高有效功率，否则很难达到目的。这是因为，有杆抽油系统再井上运行时其系统存在一定的摩擦耗功，其值对一定井况、机型与抽汲参数变化不大。有杆抽油系统有效功率可写为： （3.2）式中 抽油机有效功率，k

29、w; H有效扬程，m; 深井泵理论排量，; 深井泵排量系数（泵效）; 液体密度， g重力加速度，。 从公式中可以看出，抽汲参数一定时，有效功率主要受有效扬程与深井泵排量系数的影响。一般讲，随着有效扬程的增加，有杆抽油系统效率增加。当然，他们之间并非线性关系，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，这是因为，当下泵深度一定时，随着扬程的增加，而抽油泵的沉没度逐渐变小，导致抽油泵的排量系数下降，使抽油泵产量减少，进而影响系统效率的提高。所以，有效扬程并非愈高愈好。为了提高有杆抽油系统效率，就必须确定一个合理的举升高度。式中 L泵挂深度，m; K油气比; 油压，MPa; 含水率

30、，%; 合理举升高度，m。该公式适用于非漏失井。当已知井的泵挂、油气比、油压和含水率时，就可求得该井的合理举升高度，即可使系统效率达到较高水平。3.4 生产井状况普查及测试结果（河南井搂油田）1999年对300多井次抽油设备状况进行了普查，见表3.1。 表3.1 井况普查分类统计表 档次好中差合计井次数量井数比例(%)井数比例(%)井数比例(%)抽油机(台)6217.813438.415343.8349电机(台)14541.88925.611332.6347配电箱(台)7822.718955.17622.23432000年和2001年分别进行了两次全面的泵效普查，见表3.2。表3.2 抽油机井

31、泵效普查分区间统计表 年度油井泵效范围（%）合计0101020203030404050506060707080802000数量 (口)568165402421101220329比例 (%)17252012763461002001数量 (口)519571433625251224382比例 (%)13.424.918.611.39.46.56.53.16.31002000年3-6月、2001年4-5月分别对33口、22口采用普通电机拖动抽油设备的油井系统效率进行了测试;2000年8月、2001年7月分别对15口、12口采用节能电机拖动抽油设备的油井系统效率进行了测试，见表3.3。表3.3 系统效率

32、测试统计表 序号测试井数(口)针对性平均地面效(%)平均井下效率(%)平均系统效率(%)133普通电机16.7111.031.84215节能电机33.2230.5110.14322普通电机36.6224.859.10412节能电机37.6637.3214.053.5 影响机采系统效率的敏感性因素分析 以下数据是以河南井楼油田为例，来分析影响机采系统效率的敏感性因素。河南井楼油田为浅薄层稠油油藏。泵效是影响系统效率的主要因素 从图3.1和图3.2可以看出，井下效率和系统效率随着泵效的增加而增加，而且结合图中的坐标比例，仔细观察系统效率的增加幅度，发现井下效率对应泵效增加的趋势更加明显，从这一趋势

33、可以看出，对于浅薄层稠油油藏，泵效的高低是影响系统效率的一个主要因素，而且首先表现在对井下效率的影响，这也说明了稠油粘度的变化，而影响泵的充满程度，进而影响系统效率。按井下效率由小到大排列的井点序列图3.1 抽油泵效与井下效率对应关系图按系统效率由小到大排列的井点序列图3.2 抽油泵效与系统效率对应关系图沉没度对系统效率的影响不很明显 图3.3和图3.4分别是以测试井的抽油泵效和系统效率按从小到大的顺序排列，与相应的沉没度对比而成的两幅对比图。从图3.3和图3.4可以看出，抽油泵效和系统效率并不随着沉没度的增加而增加，这一状况也进一步说明了稠油粘度的变化，是影响泵充满程度的主要因素，而通常认为

34、沉没度对泵效的影响，只在深井和稀油井上比较明显，而在浅薄层稠油热采井上却不明显。按抽油泵效由小到大排列的井点序列图3.3 沉没度与抽油泵效对应关系图按系统效率由小到大排列的井点序列图3.4 沉没度与系统效率对应关系图井下效率是影响系统效率的主要敏感源 图3.5和图3.6分别是以测试井的系统效率按从小到大的顺序排列，与相应的地面效率和井下效率对比而成的两幅对比图。从图3.5和图3.6可以看出，随着井下效率的增加，系统效率也有增加的趋势，而系统效率没有随地面效率相应的增加或减小趋势，从这一趋势可以看出，对于浅薄层稠油油藏，井下效率对系统效率起着重要作用，这也同样说明了吞吐周期中的稠油粘度变化是影响

35、系统效率高低的一个主要因素。按系统效率由小到大排列的井点序列图3.5 地面效率与系统效率对应关系图按系统效率由小到大排列的井点序列图3.6 井下效率与系统效率对应关系图重庆科技学院本科生毕业论文 影响机采系统效率因素分析研究重庆科技学院本科生毕业论文 提高机采系统效率配套技术研究4 提高机采系统效率配套技术研究根据上面的分析，提高系统效率主要有两个方面，即提高地面系统效率和提高井下系统效率。提高地面系统效率也就是提高电机效率和提高抽油机效率;提高井下系统效率主要从提高泵效和降低油井负荷两方面着手。 4.1 提高地面系统效率4.1.1提高电机效率根据前面分析，提高电机效率要从三方面开展工作：提高

36、抽油机平衡度、合理匹配电机功率、应用高效电机。调整抽油机平衡抽油机的平衡度对地面系统效率影响很大，抽油机运行不平衡，会造成电动机运行电流和功率因数波动过大，甚至造成电动机在冲程某一阶段出现做负功现象，造成不必要的电耗。抽油机调平衡主要有如下两种方法：1)电流法调平衡：平衡度（电流法）为80-100时能耗最低。 2)功率法调平衡：电流法调平衡，是传统的调平衡方法。但通过理论研究和测试实践，电流平衡的抽油机并不一定能耗最低，如果以抽油机的能耗最小作为抽油机平衡最佳的判断标准，则上、下冲程电机消耗功率应该相等，一般来说每口井都有节电平衡度的最佳点，我们可以通过测得电机功率曲线，通过计算，利用功率法调

37、平衡以达到最佳的节能效果。实际上，抽油机平衡调整的最终目的有两个，一是保证抽油机安全运行，二是节能。从保证抽油机安全运行的角度看，调平衡就是要使减速箱输出扭矩最小。从节能角度看，就一台具体的抽油机而言，机械传动损失与电动机的固定损耗是相对不变的，电动机的变动损耗与电流的平方成正比，要是抽油机最节能，就是要使电动机的变动损耗最小，也就是均方根电流最小、均方根功率最小。因此，功率法调平衡就是按照均方根功率最小的原则，通过调整平衡块重心的位置，使上冲程与下冲程消耗电能近似相等，达到最节能的效果。对于负功率明显的抽油机，由于电动机将电能转换成平衡块机械能的效率一般是75%-85%，平衡块机械能再带动电

38、动机发电，效率一般也为70%-80%，这样电能机械能电能的总效率约为50%-65%。从另一方面说，电动机发电的相位落后于供电相位，发电电能不能够被有效利用，实际总效率更低。 功率法尽管计算方法较为繁琐，主要通过软件实现，从提高机采系统效率来说，功率法较电流调平衡误差小。它是今后调整抽油机平衡的主要方法。合理匹配电机功率 电机匹配不合理、大马拉小车现象在河南油田非常普遍，电机功率因数很低，线损严重，若有针对性地进行更换小电机工作，可降低电机运行无功功率，降低电机空载运行有功功率，提高电机功率因数， 降低有功耗能，提高效率。应用高效电机国内外节能型机采设备发展很快，并被油田广泛使用，如节能型抽油机

39、，永磁同步电动机，超高转差电动机、双功率电动机等高效电机投入使用以及节电控制柜、变频调速技术的应用等，都能为提高抽抽机井地面效率产生一定的作用。从实际使用效果看，目前永磁同步电动机技术比较成熟，从上面的分析我们知道，电机的效率与其功率利用率有较大的关系，电机是以磁场为媒体进行能量转换的一种机电产品。根据电机学原理，异步电机的转速不可能等于气隙内旋转磁场的同步转速，原因在于必须在转子绕组内产生感应电动势和感应电流，从而产生电磁转矩。为使转子绕组上有电流流过，除感生方式外，也可以采用传导方式，即同步电机转子产生电流的方法。 为建立机电能量转换所需的磁场，电动机的磁路需要一定的磁势源进行励磁，有电励

40、磁和永磁两种方式，前者需外接电源供给能量进行励磁，如交流励磁电动机和一部分同步电动机;后者是采用永磁材料的固有特性，经预先磁化后不需外加能量就能建立起永久磁场，这就是同步永磁电机。抽油机用永磁同步电机具有体积小、重量轻、结构简单、起动力矩大、过载能力强、效率高、功率因数高、运行稳定等优点，集中了异步电机和同步电机的优点，克服了两者的缺点。同普通电机相比具有以下特点：1)效率高：采用永磁材料代替电励磁，减少了励磁损耗;采用同步工作方式，转子与定子旋转完全同步，无转差率损耗（普通电机转差率2%-5%，高转差率电机8-12%）;普通电机额定效率为90%，永磁同步电机额定效率可达94，经优化设计使高效

41、区得到延宽，可大幅度提高整个冲程内的平均运行效率，平均效率一般可提高12%以上。2)起动方式简单，起动力矩大：TNM稀土永磁同步电机采用异步起动方式，可直接起动，结构简单。它的最大起动转距倍数为3.8倍，普通电机为1.8-2.0。3)功率因数高：永磁电机的功率因数通过转子永磁体磁场决定，因此可获得较高的功率因数，可以达到0.90，轻载时还高于此值，一般运行在0.9以上，无功节电效果相当显著。4.1.2提高抽油机效率： 抽油机系统的能量损失主要体现在传动能量损耗方面，主要从以下几方面开展工作：加强日常管理，皮带松紧调整合适;四点一线调整;更换齿轮严重磨损的变速箱;抽油机校偏调整工作;抽油机保养等

42、。4.2 提高抽油机井井下系统效率的途径井下系统效率是影响抽油机系统效率的主要方面，提高井下系统效率主要从提高泵效和降低负荷两方面开展工作。4.2.1 提高泵效抽汲参数对井下效率及地面效率都有影响。一般而言，在保证产液量的前提下，应尽可能选择较大泵径、长冲程、低冲次、合理泵深;但对于供液严重不足的油井，采用小泵径，深泵挂，低冲次会提高泵效，降低单耗。油田进入开发后期，挖潜对象也由主力厚油层转入中低渗透层段，原来的“大参、强抽”的生产模式已不能满足实际生产的需要，为提高泵效，实现提高机采系统效率，必须把低液量油井的生产参数降下来。提高泵效主要采取以下措施： 调小生产参数通过减小冲次（冲程），调小

43、泵径，提高泵效。 加深泵挂通过加深泵挂，增大生产压差，提高地层供液能力，提高产液量，提高泵效。 间歇开抽日产液量10 m3/d以下的严重供液不足井，可以通过间歇生产的方式，提高泵效。间歇生产必须通过测试液面恢复情况，摸清间开周期，在保证日产液量不减的情况下，提高机采系统效率。油管锚定抽油泵的上下运动会造成抽油杆、油管的上下伸缩，增加冲程损失，降低泵效，在重负荷深抽井比较严重，通过油管锚定，可以减小油管的伸缩，提高泵效。另外，在某些油井，油管锚定还可以减小油管的弹性弯曲，减小杆管的偏磨，减小摩擦阻力。4.2.2 降低油井负荷 油井负荷尤其是悬点载荷的高低对系统效率有较大的影响，降低负荷主要从以下几个方面开展工作：通过优化沉没度、抽吸参数，优化杆管组合，防蜡降粘和盘根松紧管理降低负荷。