摘要：我国油田大多采用机械采油的方式，机采系统效率直接影响油井能耗的高低。由于机械采油系统结构复杂、涉及面广，能耗的影响因素较多。为此，系统分析了电动机、皮带、盘根盒、四连杆等部件以及生产参数对能耗的影响，提出了使用先进的节能技术、优化生产参数、加强油井管理等措施，提升机械采油系统效率提升，达到节能降耗的目的。
关键词：机械采油井；能耗；影响因素；措施
1前言
我国油田开采方式分为自喷采油和机械采油法，前者利用地层本身能量实现采油，后者由于地层能量不足，依靠地层本身能量不足以自喷采油，因此，需要借助机械设备将原油开采至地面。由于持续开采，我国油田大多以进入开发中后期，地层能量下降，丧失了自喷能力，因此，多采用机械采油的方式，经统计，我国油气田机采井占油田总井数比例达90%以上，机采井电能是油田能耗大户，占油田能耗的一半以上，机械采油系统效率影响了能量的消耗[1-2]。
机采系统通过地面电机、抽油杆、抽油泵等传递能量，最终将原油举升到地面，在这个过程中能量一层层传递，每一个环节都会造成能量的损失，影响了机采系统效率，加之现阶段随着油田机采设备老化，造成机采系统效率整体偏低[3-4]。随着油田深入挖潜、降本增效不断深入，全面分析影响机采系统能耗的因素，采取多种措施降低机采井能耗，提高系统效率，节能降耗具有重要意义。
2 影响机械采油井能耗的因素
2.1 电机效率的影响
电机是机采系统重要的地面设备，电机的能耗对机采系统能耗影响最大。目前油田机采系统多采用通用系列异步电机，这种类型的电机只有在额定功率运行时，电机的功率因数最大，电机效率也最高[5]。而实际情况是很难满负荷运行，电机的功率因数较低，无功损耗较大，造成系统效率偏低，能耗较高，电量损失较大。
2.2 皮带的影响
皮带是电机重要的动力传递设备，电动机转动过程中，皮带会损失一定的功率，主要表现在皮带绕轮弯曲会消耗一定功率，皮带在轮槽力受到摩擦阻力影响消耗功率，电机高速转动过程中与皮带会产生滑动损失功率。不同皮带间受力不均衡，载荷有差异，造成功率损失。以上这些造成了皮带功率损失。在单带传动时表现的更加明显，联带能在一定程度上减小功率损失。
2.3 四连杆的影响
四连杆机构是重要的传动装置，主要有三副轴承和一根钢丝绳组成。四连杆机构的影响主要是由于传动过程中的摩擦损失和弹性形变造成的功率损失[6]。当润滑情况不好时，轴承摩擦损失增加，钢丝绳变形加剧，进一步增加了能耗损失。
2.4 减速箱的影响
减速箱也会造成一部分功率损失。由于减速箱通过齿轮和轴承传动，齿轮油三对人字齿轮组成，齿轮之间的结合部位会产生滑动，造成摩擦阻力，消耗了一部分能耗，特别是在减速箱润滑不好的情况下，会增加减速箱能量的损失，导致机采系统效率下降。
2.5 盘根盒的影响
盘根盒安装在井口用于防止油气漏失，盘根盒内有填料，光杆在盘根盒力与填料接触会产生摩擦，造成能耗损失。光杆长时间运行会造成盘根盒磨损加剧，特别是当油井不出油时，光杆与填料的摩擦阻力加大。同时，当井口对中情况不好时，摩擦阻力加大。此外，对于稠油井，由于原油粘滞阻力较大，造成光杆符合较大，会导致光杆振动负荷增加，磨损加剧。
2.6 杆管柱的影响
井下抽油设备如抽油杆、油管间摩擦阻力会造成能耗的损失。随着油井持续开采，油井采出液中含水率不断上升，油井出砂增多，抽油杆与油管间固相物质增多导致摩擦阻力增大，造成能耗损失加大。在斜井和部分直井，由于抽油杆和油管间存在偏磨的情况，摩擦阻力较大，也会消耗部分能量。在稠油井开发过程中，由于原油粘滞阻力大，抽油杆在上下冲程运动过程中受粘滞阻力的影响，会出现光杆缓下的情况，造成光杆和驴头打架，摩擦阻力较大，导致能耗增加，影响了机采系统效率。
2.7平衡度的影响
游梁式抽油机的平衡度对机采系统效率影响明显。当游梁式抽油机平衡度不好时，电动机运行时，电流和功率因数会出现波动[7]，无功损耗增加，造成电能的浪费，此外还会缩短抽油杆的使用寿命。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，必须改善游梁式抽油机的平衡度，从而减小电动机的装机容量，达到较好的节能效果。
2.8 沉没度的影响
抽油泵浸没在井筒内，向地面输送油气水的混合物，当抽油泵沉没度较大时，泵充满系数较大，泵效相对较高，但沉没度过大会导致举升负荷增加，不仅会造成能耗的增加，还会导致抽油杆形变增大，不仅抽油杆磨损变大，进一步增加了能耗，
2.9 生产参数的影响
抽油机生产参数对油井能耗影响较大。抽油机生产参数如产液量、冲程、冲次、泵挂深度等都对机采系统效率影响较大。当油井产液量固定的情况下，冲程、冲次、泵挂深度等对抽油机效率影响较大。当抽油机冲次、冲程固定，泵挂深度、油井产液量等都会影响机采系统效率。总之，生产参数不匹配，系统效率会降低。生产参数设置过大，会导致抽油杆与油管间摩擦阻力增大，影响系统效率。
3 节能技术措施
3.1 使用节能型电机
使用新型节能电机能够显著改善机采系统效率。永磁电机是新型的节能电机，由于转子有特殊材料制成，具有永久磁场，无需励磁，节省了电机的励磁功率，降低了无功损耗，提高了电机的效率。同时永磁电机具有结构简单、占地面积小、质量小、功率因数高、能耗低的优势，较普通同步电机，效率能够大大提高。此外，对于一些油井出现的电机功率过大、与油井生产能力不匹配的情况，可以使用小功率电机，达到提高电机负载率，减少无功损耗的情况，提高系统效率。
3.2 防偏磨治理
油井抽油杆、油管间的摩擦对机采系统效率影响较大，必须进行防偏磨治理。首先应优化生产参数，使用长冲程、低冲次的生产制度，使抽油杆的受力情况得到改善，从而减轻抽油杆和油管间的摩擦。其次可以在油管和抽油杆上安装旋转装置，使抽油杆受力均匀，改善摩擦情况，降低抽油杆的摩擦程度，减轻磨损，使抽油杆和油管的使用寿命延迟。此外，还可以使用防偏磨接箍等设备，减轻杆管摩擦。
3.3 调节抽油机平衡度
游梁式抽油机的平衡度对抽油机能耗影响较大，平衡度差不仅造成能耗消耗过大，还影响设备使用寿命，必须全面检查抽油机平衡状况，对平衡度较差的油井，必须予以改善。实践表明，抽油机平衡度控制在80%以上，能够达到较好的节能效果。
3.4 优化生产参数
油井生产参数对机采系统效率的影响较为明显，生产参数设置过大或者过小、与油井产液能力匹配不好，都会降低机采系统效率，造成能耗的上升。为了机采系统降低能耗，必须对生产参数进行优化，在保证油井产量的情况下，尽量使用较低的生产参数，能够起到较好的节能效果，通常使用较大泵径、长冲程、低冲次的生产参数，才能达到节能降耗的目的。
4 结束语
机械采油是目前最常见的采油方式，机采系统效率直接关系到油井能耗高低，也反映了油井管理的整体水平。由于机采系统涉及地面设备和井下设备等，任何一个环节能量的损失都会降低机采系统效率，只有系统分析影响机采系统的能耗的因素，采取合理的措施，优化生产参数，加强油井管理，同时使用先进的节能技术，提升机械采油系统效率，才能达到节能降耗的目的。
参考文献：
[1] 朱益飞．机采系统效率分析及对策[J]．节能与环保，2003（12）：23-24．
[2] 张波，周世德，张亚利，等．机械采油效率影响因素研究[J]．中国设备工程，2012，（1）．
[3] 程璐，冯琳．抽油机节能原理与系统设计[J]．大电机技术，2002，36（4）：29-31．
[4] 邓素玉，郭春声.节能降耗技术在抽油机井上的应用[J].中外能源，2008，13（2）：109-112.
[5] 白连平，王玉生.游梁抽油机节能电机选择方法的讨论[J].钻采工艺，2007，30（2）：94-95.
[6] 罗辉.抽油机井系统效率的影响因素及提高讨论[J].内蒙古石油化工，2010（6）：51.
[7] 白连平，马文忠.关于游梁式抽油机用电动机节能的讨论[J].石油机械，1999，27（3）：41-44.
论文作者:李石磊
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/20
标签：油井论文; 效率论文; 系统论文; 电机论文; 摩擦论文; 损失论文; 阻力论文; 《基层建设》2020年第1期论文;