抽油机井综合节能技术在河南油田的应用

有杆泵采油是河南油田油井生产的主要形式。以节能降耗为目标,通过系统效率的影响因素分析,阐述了提高抽油机系统效率的途径及措施,不仅要提高地面系统效率,更重要的是提高井下系统效率。通过抽吸参数优化、杆管泵优化、平衡优化、合理匹配电机、节能设备的推广应用及加强抽油机井生产管理等综合治理措施,使地面系统效率和井下系统效率都获得提高,形成了一套适合河南油田生产特点的提高机采系统效率的技术。     

有杆抽油系统的经济运行

在对有杆抽油系统能耗进行理论分析和实际测量的基础上，对有杆抽油系统在运行过程中的理想状态下，实际生产状态下的电机、皮带－减速箱，四连杆、盘根盒、抽油杆、抽油泵、油管等各部件能量损失进行计算与对比，建立有杆抽油系统能耗分布规律，论述了有杆抽油系统能耗大，效率低的影响因素，根据有杆抽油系统的运行特点，提出了有杆抽油系统经济运行的措施和评价指标。     

有杆抽油系统效率优化方法研究

有杆抽油系统效率是衡量有杆抽油系统性能和管理水平的综合性指标,建立准确的系统效率优化模型是提高抽油机井系统效率的关键。通过对抽油机井系统各部分能耗的分析,将抽油机井效率分为地面效率和井下效率。地面效率以实测示功图为基础,运用较少的参数,解决电机与抽油机的匹配问题;井下效率通过对功率损失的重新分类,以冲程、冲次、泵径、泵挂等生产参数优化组合为基础,提高井下部分的系统效率。通过对现场实际井采取措施前后的对比,系统效率平均提高9.24%。建立的模型具有简便、易操作的优点,精度能够满足现场需要,具有实际应用价值。     

变频调速器在抽油机井的应用及优势

提高机采系统效率是降低油井吨液耗电的主要工作。优选节能设备和优化生产参数是提高机采系统效率主要工作。近几年,抽油机井变频调速装置在油井应用数量不断增加。围绕变频调速特点,从悬点运动规律、悬点载荷、输入功率、稀土永磁电机、产量和泵效、抽油杆应力、偏磨和热洗清蜡八个方面分析变频调速对抽油机井采油的影响。通过多角度分析证明变频调速在抽油机井应用具有很好的适应性。变频后无极调速,抽油机运转性能得到改善,降低抽油泵容积损失,减少杆管磨损次数,改善杆管受力状态,降低电机输入功率和油井吨液耗电,降低稀土电机启动振动和热洗清蜡影响的产油量。     

合理优化参数提高抽油机井系统效率

抽油机井系统效率是衡量有杆泵系统生产与能耗的综合性指标,若想充分发挥油层潜力,又节能降耗,就要尽最大可能地提高抽油机井的系统效率.通过对影响抽油机系统效率的因素进行分析,提出了合理优化参数,通过变频器调参,以及制定合理的机采井节能设备管理方法,加大了节能措施的应用,取得明显效果,提高了系统效率.     

新型有杆泵抽油系统

这里介绍的是美国公司研制应用的4种新型泵抽系统。（1）用于有杆泵抽油的Rotaflex长冲程系统。Rotaflex是用于有杆泵抽油的长冲程抽油系统。该系统应用成熟技术和革新设计,为深井、问题井和高产井开采提供了较高的生产效率和成本效益。一旦需要,配有该系统的有杆泵就可替代电潜泵或井下水力活塞泵。该大型装置的泵冲程长度达366in。其主要优点包括：     

有杆抽油井系统效率和冲次的关系

有杆抽油机生产井具有运行平稳、操作及维修相对方便、使用寿命较长等优点,但其是所有抽油方式中效率较低的一种生产方式。影响抽油机井系统效益大小的因素很多,但在同井产液量、有效提升高度一定的情况下,抽油机的冲次这一工作参数是影响单井系统效率的主要方面。本文对此进行了分析,同时提出了在工作参数方面提高单井系统效率的方法。     

能耗最低机采系统设计方法的研究及应用

为了有效地降低有杆泵抽油系统能耗及提高抽油机井系统效率,建立了一套有杆泵抽油系统输入功率理论计算体系。该体系将有杆抽油系统输入功率划分为有效功率、地面损失功率、井下粘滞损失功率、井下滑动损失功率及溶解气膨胀功率5部分。分析了各部分功率的影响因素,确定了抽油系统输入功率与物性参数、井斜参数、设备参数及生产参数组合间的函数关系式。根据新的输入功率计算体系,提出了以能耗最低或以成本最低为目标函数的机采系统设计方法。运用该方法进行机采参数优化,能够确定最经济机采参数组合。现场应用表明,该方法可以有效降低抽油机井系统能耗,大幅度提高机采系统效率。     

有杆抽油系统效率分析及抽汲参数优化设计

针对有杆泵往复抽汲采油方式使用广泛,但系统效率较低的实际情况,对有杆泵抽油系统进行了能量消耗分析,以机械采油系统效率最高为目标,确立了机械采油系统优化设计的目标函数和约束条件,给出了有杆泵抽油时机、杆、泵及抽汲参数的优化设计方法。该方法可应用于机抽油井的参数优化和新投产井的优化设计。胜利采油厂的应用实例表明,参数优化后油井的系统效率提高了11.6%,降低了综合成本,提高了经济效益。     

抽油机变频调速智能控制技术研究

地面电动机功率损耗及井下泵效较低是引起机采井系统效率低下的主要原因。利用抽油机变频调速智能控制技术改造常规有杆泵抽油机,改变其原有工作制度,无级调节抽油机冲次及上、下冲程的速度比,优化抽汲参数,是提高机采井系统效率的有效途径。试验证明,抽油机智能控制技术从地面效率和井下效率上均可提高机采井抽油系统效率。利用变频调速控制技术结合地面设备再优化井下抽油杆柱和抽油泵配置,优化泵的抽汲参数,确定最佳的举升工艺,同时提高抽油机井现场管理水平,则可以最大限度地提高有杆抽油系统效率。     

钢丝绳抽油杆抽油系统的理论体系研究综述

文章不仅论述了当前钢丝绳抽油杆抽油系统研究的主要方法，结论和观点，同时详细讨论了目前研究中存在的主要问题，提出了建立钢丝绳抽油系统理论体系的基本内容及解决方案。目前，钢丝绳抽油系统的理论分析基本都采用与常规钢杆抽油系统相同的方法，建立的动力学模型，并没有明显反映钢丝绳抽油杆的结构特征和力学特性，在其振动议程中完全套用常规钢抽油杆杆体振动阻尼系数，根据该振动方程的求解结果，对钢丝绳抽油杆抽油系统工作的实际情况难以作出正确的分析，从而也难以对钢丝绳抽油杆抽油的实际油井示功图及其产量与泵效提高的原因作出准确的解释。因此，十分有必要建立完善而且能较全面地、客观地、系统地反映钢丝绳抽油杆特点的抽油理论体系。     

碳纤维杆抽油系统节能效果与机理的仿真研究

针对碳纤维杆抽油系统节能机理缺乏深入研究的现状,建立了碳纤维杆抽油系统能效仿真模型,形成仿真评价方法,应用开发的软件系统对实际油井示功图与系统输入功率进行仿真,并将仿真结果与实际测试结果进行对比,对碳纤维杆抽油系统的节能效果进行了研究,分析了该系统的节能机理。研究结果表明:在相同工况或产量条件下,与钢质杆抽油系统比较,碳纤维杆抽油系统能显著降低悬点最大载荷、曲柄轴最大扭矩、曲柄轴均方根扭矩与电动机最大输入功率;系统节电效果显著,电动机有功节电达20%以上;可以显著降低曲柄摇杆机构各传动副的约束反力、摩擦力与摩擦功率损失,提高了换向机构效率与地面效率;碳纤维抽油杆直径有所减小,降低了抽油杆柱的水力阻力与摩擦功率损失,提高了抽油杆柱的效率与井下生产效率。研究结论可以为提高碳纤维抽油杆柱的生产效率提供理论指导。     

钢丝绳抽油杆抽油系统抽油模式的选择

用预测方法来研究钢丝绳抽油杆抽油系统的抽油模式,可确定在中、低产量深井中应用此抽油系统的最佳油汲参数、杆柱组合、抽油机机型等.研究结果表明,在中、低产量深井应用此抽油系统时,长冲程、低冲次、中小泵径、油管锚定、直径较小的钢丝绳杆与直径较大的加重钢杆组成的抽油混合杆柱是最佳抽油模式.该模式有利于提高泵的有效冲程及系统效率,降低能耗.采用液压抽油机有利于充分发挥钢丝绳抽油杆的有效冲程,而稠油大泵强采则不利于此杆优点的发挥.     

榆树林油田提高抽油机系统效率矿场试验

抽油机井的系统效率主要与地面和井下两大系统能量损失有关。其中井下能耗损失主要与抽油杆运动能耗和深井泵的容积效率有关。由于杆柱运动能耗及深井泵容积效率均与杆柱和抽汲参数设计有关，因此，井筒中杆柱和抽汲参数的优化设计成为影响抽油机系统效率的主要因素。以系统效率为优化目标，在低渗透油田，对于生产状况不合理的油井，及时优化抽汲参数、抽油杆柱等设备。在榆树林油田现场试验3口井，降低冲次、减轻杆柱重量后，系统效率平均提高2，13个百分点，降低了油田能耗、降低了设备投资、降低原油成本。     

直接驱动直线电磁抽油机系统的研究及试验

能耗在采油成本中占有相当大的比重。此外,游梁式抽油机系统还存在传动链长、柔性差、在长冲程时体积和重量巨大、系统效率低等问题。针对这些问题,提出了以直接驱动为目的的直线电磁抽油机的设计方案。根据有杆抽油机系统的载荷特性,以多相无刷直流直线电机为驱动元件,设计了直线电磁抽油机系统的总体结构,并研制了小比例模型样机系统,进行了现场试验,结合有杆抽油系统的抽油杆柱的力学和数学模型,进行了直线电机驱动的直线电磁抽油机系统的仿真研究。理论分析和试验结果表明了新系统的可行性和有效性。     

抽油机井泵效的影响因素及井下能量损失

本文通过对大庆油田百余井次实测生产资料的处理,计算了抽油泵的(总)效率和各种功率损失,分析了影响泵效的诸因素,并对井下各部分能量损失进行了计算和分析,搞清了抽油机井井下效率不高的原因,主要是抽油杆在传递能量过程中把相当大的一部分能量损失掉了,这部分损失在117井次中占无杆平均功率的42.1%。文中还为全面提高抽油机升的整机效率提出了指导性意见。     

游梁式抽油机精确动力学分析的新方法

在对游梁式抽油机－有杆泵系统进行动力学分析的基础上，根据机械系统的力学原理，将整个系统简化为一个等效动力学模型。计算悬点载荷考虑了抽油杆、抽油泵及悬点运动规律等实际情况，建立了一套递推公式，反映了抽油机与有杆泵系统之间的相互作用关系，提出了一种求超高转差率电动机驱动抽油机真实运动规律的新方法。应用本文介绍的方法能真实地反映机－泵系统之间的匹配关系，获得的运动真实，精度高，适用于各种有杆抽油设备的动力学分析。     

W型曳引抽油机技术研究及现场应用

W型曳引抽油机以机架为载体,采用外转子稀土永磁同步电机为动力,由变频控制器提供变频后的低频电流供给外转子稀土永磁同步电机,使电机在超低转速下输出大扭矩。通过改变电流的频率可以改变电机的转速;改变电流的方向可以改变电机的转向。电机直接驱动安装在两侧的曳引轮,依靠正压力和摩擦力带动钢丝绳及动滑轮悬点载荷和配重作往复运动,进而带动抽油杆和抽油泵采油。通过多个油田试用,该机具有节能、减排、增效、控制自动化等显著技术特性,是近年来研发出来的较理想的新一代无游梁式抽油机。     

柔性连续抽油杆提捞式抽油机系统效率研究

针对低渗透、低产量油井,设计了柔性连续抽油杆提捞式抽油机。介绍了该抽油机主要结构和工作原理,并推导了系统输入功率、输出功率以及系统效率的计算公式。给出了常规抽油机井和提捞式抽油机井能耗和系统效率的计算实例。结果表明,在相同油井条件下,与常规抽油机-抽油泵系统相比,提捞式抽油机系统效率较高,耗电量较低。     

机抽井检泵交井后重校防冲距探讨

在有杆泵深抽井中,经常发现检泵生产正常后的泵效比刚检泵后有明显降低。泵的充满系数是影响泵效的主要原因之一,通过对机抽井油管、抽油杆的受力分析,论述由于作业交井时与生产正常时的油管和抽油杆受力发生了改变,深抽井正常生产时防冲距比交井时防冲距要大许多,导致泵的充满系数降低,从而影响了泵效。矿场应用表明,机抽井检泵交井后重校防冲距有效地提高了泵效。