吴永正 常菁铉 吴希杰 田国基（.玉门油田公司机械厂；.玉门油田公司酒东作业区）

抽油机设计软件在油田节能生产中的应用

吴永正1常菁铉2吴希杰1田国基1（1.玉门油田公司机械厂；2.玉门油田公司酒东作业区）

抽油机耗能约占油田开发总用电量的四分之一。我国油田抽油机井系统效率较低，仅为国外抽油机井系统效率的 60%左右。抽油机设计软件通过给出工况下游梁平衡重 （曲柄平衡半径）的理论值以及抽油机的最佳冲速，帮助采油工艺人员将抽油机调整到较好的工作状态，从而提高管理水平，达到生产节能的目的。

抽油机 设计软件 计算实例 节能

据最新统计，我国国内抽油机超过 30万台，其中 90%以上为游梁式抽油机。我国抽油机井系统效率平均为25%，而国外一般能达到40%。如果每口 井 实 用 功 率 为 10kW， 每 天 耗 电 7.2× 107kWh，则 一 年 耗 电 2.6× 1010kWh， 约 相 当于 油 田 开 发 总 用电 量 的 1/4[1]。 因此 提 高 抽 油 机 井 的 系 统 效 率 对 于 油田节能生产有重要意义。抽油机井系统效率较低的一个重要因素为抽油机平衡调整得不好。

1 节能原理

1.1抽油机工况平衡对抽油机耗能的影响

抽油机井生产过程中，杆柱上行时，抽油机悬点静载荷为整个液柱质量加杆柱质量，杆柱下行时，悬点静载荷仅为抽油杆柱在井液中的质量，同时游梁式抽油机在运行过程中悬点加速度一直在变化，近似为余弦曲线，因此悬点动载荷加在抽油机减速器上的净扭矩始终在变化。上冲程时，扭矩很大，下冲程时，产生负扭矩，从而减速器带动电动机发电，对电网造成很大冲击。一般在游梁后臂或抽油机曲柄上设置平衡重以平衡下冲程的负扭矩和减小上冲程正扭矩。平衡重设置的原则是尽量避免负扭矩，上、下冲程减速器扭矩接近。

由于减速器输出扭矩及电动机功率不易测量，目前一般用钳形电流表对抽油机上、下冲程电流进行测量，然后调整游梁平衡重的质量或曲柄平衡重距离。该方法除存在需要反复停机调整的缺点外，因电流表无法判断电流正负，还可能出现抽油机虚假平衡误判。抽油机工况平衡度越高，越节能，反之造成大量的电能浪费。

1.2抽油机最佳冲速对抽油机耗能的影响

在油田开发后期，由于地层压力不足等原因造成油井供液不足。在已定工况下，抽油机冲速越高，耗电量越大，应根据油井供液情况，合理选择抽油机冲速。

抽油杆上冲程被拉伸，下冲程被压缩，抽油泵柱塞实际冲程小于光杆冲程，抽油机井理论产液量应由柱塞实际冲程进行计算。使用该软件计算出理论产液量并与实际产液量进行比较，如果供液量不足，应减小抽油机冲速，或间歇采油，以实现节能。

1.3抽油机设计软件

游 梁式抽油 机 设 计计算软 件 是 基于 VB6.0 的Windows界面操作程序，界面友好，操作简单，软件主界面如图1。软件设计时充分考虑工况，支持四级杆柱及带加重杆油井的计算；由于摩擦载荷和振动载荷不足全部载荷的5%，计算时可以忽略。

图1 抽油机设计软件主界面

2 计算实例

2.1井况工艺参数及抽油机基本数据

井况工艺参数：下泵深度1200m，动液面深度1100m，油管直径 73mm，杆柱 25mm×22mm，比例 2∶3，抽油泵柱塞直径 57mm，液体密度 0.87t/m3，油 管 不 锚 定[2]。 选 用 常 规 CYJ8-3-48HY 型 抽 油 机 ，主要参数如图2。游梁平衡重重心为4m，抽油机结构不 平衡重 为 －1.2kN， 抽油机 冲速 9min-1，抽油 机旋转方 向 为 逆 时 针[3]。

图2 输入抽油机四连杆参数

2.2利用软件进行理论计算

将抽油机四连杆参数及井况工艺参数分别输入软件，如图2、图3，计算得出游梁平衡重为 38.5 kN，即 3928kg。理论产液量为 72m3/d，如图4。

图3 抽油机工况平衡计算

2.3计算结果分析

图4 理论产液量计算

根据软件计算结果，应将 4856kg 的平衡块加在游梁上，然后用钳形电流表测量抽油机上、下冲程峰值电流，若电流大小相差不足 15%，则认为抽油机处于平衡状态。将实际产液量与理论产液量进行比较，如果实际产液量小于理论产液量的 50%，则需减小抽油机冲速或间歇采油；如果实际产液量大于理论产液量，可考虑减小抽油机冲程，增大冲速。

3 结语

由于抽油机设计软件能够给出游梁平衡重（曲柄平衡半径）的具体值以及产液量的理论值，因此应用该软件能帮助采油工艺人员判断抽油机运行状况是否良好，通过调整抽油机工况平衡及合理冲速达到提高抽油机井系统效率和生产节能的目的。此外，还可应用该软件对拟采用的多种抽油机进行模拟优化选型，对比减速器净扭矩大小，一般净扭矩小的抽油机更节能。

[1]陈宪侃,叶利平,谷玉洪.抽油机采油技术[M].北京:石油工业出版社,2004:123-155.

[2]胡胜忠.石油工业新技术与标准规范手册[M].黑龙江:哈尔滨地图出版社,2005:226-244.

[3]吴永正,刘云鹏,谢海玮,等.基于 VB6.0的游梁式抽油机设计计算软件开发[J].石油工业计算机应用,2011,73 (3):55-57.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.010.011

2013-03-20）

吴永正，工程师，2004年毕业于长江大学 （机械设计制造及其自动化专业），学士学位，现从事抽油机、压力容器产品设计工 作 ， E-mail：yongzheng2000@126.com， 地 址 ：甘肃省 玉 门市老市区玉门油田机械厂技术部，735200。