李敏 王文秀 秦晓东 赵志民 张召德

（大港油田公司第四采油厂 天津 300280）

1 概述

根据抽油机系统工作的特点，要将抽油机系统的效率分为两部分，即地面效率和井下效率。以光杆悬绳器为界，悬绳器以上的机械传动效率和电机运行效率的成绩为地面效率；悬绳器以下到抽油泵，再由抽油泵到井口（包括回压）的效率为井下效率。要想提高整个抽油机系统效率，必须针对影响抽油机系统效率的主要因素，从提高油井井下效率、地面效率入手。全面提高机采井系统效率是不断降低油井运行能耗，改善油井生产工况，进而提高油井开发效益的有效技术手段，是提高油田工作水平的一个重要方面，同时这也符合大港油田可持续发展的实际需要。

2 定义及影响因素

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做功能量与系统输入能量之比值即为抽油机系统效率。

抽油机的输入功率（P入）

拖动抽油机的电动机的输入功率为抽油机的输入功率。

抽油机的光杆功率（P光）

光杆提升液体和克服井下各种阻力所消耗的功率为抽油机的光杆功率。

抽油机系统的有效功率（P水）

在一定的扬程下，将一定排量的井下液体提升到地面所需要的功率叫有效功率，也叫水功率。

光杆功率与电动机输入功率的比值就是地面效率，地面部分能量损失发生在电动机、皮带和减速箱、四连杆机构中，因此，通过对电机和抽油机的合理优化，可以提高地面效率。

3 现状调查

对大港油田采油四厂101台抽油机进行调查与测算。在101台抽油机中，有常规抽油机12台，复合平衡抽油机21台，下偏杠铃抽油机52台，双驴头11台，皮带机5台，平均地面效率为68.66%。其生产厂家为大港中成、兰州石化、苏州吴县、新苑科技、胜利高原、大港长虹、大港亿州；所配备的电机主要为高转差、永磁电机。

不同类型抽油机数据统计表

由上表可以看出，我厂下偏杠铃抽油机较多，占总台数的51.5%，其次为复合平衡抽油机和常规抽油机，双驴头和皮带机所占比例较少，其中下偏杠铃抽油机的地面效率相对较高，常规抽油机较低。从地面效率和系统效率综合上来考虑，下偏杠铃型抽油机也最为占优。

4 不同类型抽油机地面效率分析

4.1 常规抽油机

我厂常规抽油机有12台，是由3个不同厂家生产的4种不同冲程抽油机，平均地面效率为66.25%（具体见下表），其中地面效率最大的是由苏州市吴县石油机械厂生产的4.8米冲程12型抽油机且配置三相永磁同步电动机。从地面效率和系统效率综合上来考虑，这种配置的平均效率也较高。

序号 台数 冲程 类型 生产厂家地面效率台数 类型电机 系统效率113.312型 兰州石油化工机械厂 1 三项永磁同步 12.0356.01233.612型 兰州石油化工机械厂2 三项永磁同步 39.5774.21 三相超高转差率 33.0755.211 三相超高转差率 8.5944.611 三相异步电动机 10.4574.571 三项永磁同步 36.3677.4243612型 中成机械制造有限公司 3 稀土永磁三相同步 24.0272.3352614型 中成机械制造有限公司 2 三相异步电动机 26.6661.39合计 1225.666.25334.812型 苏州市吴县石油机械厂

4.2 复合平衡抽油机

我厂复合平衡抽油机有21台，均为大港油田中成机械制造公司生产的6米冲程抽油机，平均地面效率为67.16%（具体情况见下表）。由下表可以看出，地面效率最大的是6米冲程12型抽油机且配置三相异步电动机的。但是从系统效率与地面效率综合考虑6米冲程12型抽油机配置三相超高转差率电动机的占优。

序号 台数 冲程 类型 生产厂家 电机 系统效率1 三相异步电动机 26.4179.314 三相超高转差率 37.7570.239 稀土永磁三相同步 27.861.331 三项永磁同步 10.9369.5826614 大港油田中成机械制造 5 三相异步电动机 30.9873.631 稀土永磁三相同步 9.1355.19合计 2121 - 29.4167.16台数 类型115612 大港油田中成机械制造地面效率

4.3 下偏杠铃抽油机

我厂下偏杠铃抽油机有52台，除板南3-1K的抽油机是由新世纪制造有限公司生产的外，其余51台都由天津新苑科技生产的5米冲程12型抽油机，平均地面效率为70.12%（具体情况见下表）。由下表可以看出，平均地面效率最大的是由新世纪机械制造有限公司生产的6米冲程12型且配置稀土永磁三相同步电机。从系统效率与地面效率综合考虑最优的配置是由天津新苑科技生产的5米冲程12型且配置三项超高转差率电机。

序号 台数 冲程 类型 生产厂家 电机 系统效率地面效率台数 类型4 三相异步电动机 22.6464.5636 三相超高转差率 30.5571.4610 三项永磁同步 28.1967.321 稀土永磁三相同步 / 70.2521612 大港油田中成机械制造 1 稀土永磁三相同步 21.7379.94合计 5229.3670.12151512 大港油田中成机械制造

4.4 双驴头抽油机

我厂双驴头抽油机有11台，均为5米冲程，9台由大港油田中成机械制造生产的12型，1台由大港油田长虹修造公司生产的14型，1台大港忆州石油机械生产的CYJS型，平均地面效率为66.65%（具体情况见下表），可以看出，平均地面效率最大的是由大港油田忆州石油机械公司生产的5米冲程CYJS型抽油机且配置三相超高转差率电机。从系统效率与地面效率综合考虑，我们认为由大港油田中成机械制造生产的5米冲程12型且配置三项永磁同步电机的最优。

序号 台数 冲程 类型 生产厂家 电机 系统效率地面效率台数 类型2 三相异步电动机 19.9160.685 三相超高转差率 35.1963.952 三相永磁同步 39.4370.91215 CYJS 大港油田忆州石油机械 1 三相超高转差率 33.2974.5131514 长虹修造 1 三相超高转差率 37.7666.48合计 1133.6466.6519512 大港油田中成机械制造

4.5 皮带机

我厂的5台皮带机，均由中美合资东营胜利高原有限公司生产，都为7米冲程，电机都为三项异步电动机，平均地面效率为69.79%（见下表），从地面效率和系统效率上综合来看，这种配置的平均效率都较高。

台数 冲程 类型 生产厂家地面效率台数 类型电机 系统效率57中美合资东营胜利高原 5 三相异步电动机 25.2569.79

5 结论

通过对101台抽油机地面效率的调查分析，我们可以得出以下结论：

5.1 单纯从地面效率来看，我厂5种类型的抽油机中，下偏杠铃型抽油机的地面效率最高，其次为皮带机、复合平衡抽油机及双驴头，常规抽油机最低。

5.2从地面效率和系统效率综合考虑，5种类型的抽油机里，下偏杠铃型抽油机最为占优，我厂抽油机大部分为下偏杠铃型。

5.3 不同类型抽油机由于冲程、生产厂家及所配置电机型号不同，其地面效率也有很大差别。

5.4 从地面效率和系统效率综合来考虑，通过分析我们认为对于不同类型抽油机，以下配置最为占优：

1）常规抽油机中最优的是配置是由苏州市吴县石油机械厂生产的4.8米冲程12型抽油机且配置三相永磁同步电动机。

2）复合平衡抽油机中最优的配置是由大港油田中成制造机械厂生产的6米冲程12型抽油机配置三相超高转差率电动机的占优。

3）下偏杠铃型抽油机中最优的配置是由天津新苑科技生产的5米冲程12型且配置三相超高转差率电机。

4）双驴头抽油机中最优的配置是由大港油田中成机械制造生产的5米冲程12型且配置三相永磁同步电机的最优。

5）皮带机最优的配置是由中美合资东营胜利高原有限公司生产的7米冲程且配置三相异步电动机。

6 提高抽油机地面效率的认识

6.1 通过对大港油田采油四厂抽油机地面效率的调查分析，我们得出了最高地面效率抽油机及电机之间的最优配置，从最优配置来考虑，目前我们需要调整有：

1）常规抽油机配置中有3台需要调整，主要是所配置电机不符合要求，这种配置平均系统效率仅10.35%，平均地面效率58.4%，达不到平均水平。应调整为3台三相永磁同步电机，可使系统效率得到提高。

2）复合平衡抽油机有2台需要调整，这两台配置的平均系统效率仅10.03%，平均地面效率62.3%，达不到平均水平。根据最优配置所配置电机应为三相超高转差率电机，因此应调整为2台三相超高转差率电机，可使系统效率得到提高。

3）下偏杠铃抽油机有4台需要调整，目前这四台平均系统效率22%，平均地面效率64%，根据最优配置所配置电机应为三相超高转差率电机，因此应调整为4台三相超高转差率电机，可使平均系统效率达到30%，平均地面效率70%。。

4）双驴头有2台需要调整，其配置电机为三相异步电动机，平均系统效率20%，平均地面效率60%，根据最优配置所配置电机应为三项永磁同步电机，因此应调整为2台三项永磁同步电机，可使系统效率得到提高。

5）皮带机这种抽油机生产厂家、冲程及所配置电机都符合最优配置，无需调整。

6.2 从各种抽油机地面效率的最优配置中可以看出，超高转差电机和三相永磁电机效果最好，超高转差电机具有其独特的特点，提高了转自电阻，也就获得了超高转差率15%，由于转差率的提高，使电机的机械性能变软，即当抽油机的负载扭矩增大时，电机转速下降，这就使电机的功率和电流变化趋于平稳，基本消除了负扭矩，提高了功率因素，降低了电动机的耗电量，从而使抽油机井的系统效率得到提高。三相永磁电机具有体积小，损耗低，效率高等优点，节电率在20%左右，工作可靠性也优于其他电机，有推广使用价值。

6.3 结合现场生产经验，合理制定抽油机工作制度也是提高系统效率的一部分，在抽油机井工作参数中，冲次对系统的工况影响最大，科学合理的调小抽油机的冲次可以提高系统效率、提高泵效、节电，减少杆、管磨损以及油管套管磨损，延长杆、管及油井的寿命，延长检泵周期。在满足抽油机系统条件的情况下，趋向于“冲次最小化、冲程最大化、泵深合理化”，从而提高整体效率。

6.4 通过对抽油机地面效率的研究分析，得出了抽油机系统效率的最优配置，是我厂抽油机都能在最优配置下达到最佳生产状态，同时，加强机-泵-杆的优化设计，加强电机管理及提高日常管理水平，在实际生产中，根据油井不同情况进行认真分析，从而提高抽油机整体系统效率。