曹荣亮论文-抽油机井系统效率研究及认识.doc

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曹荣亮论文-抽油机井系统效率研究及认识

抽油机井系统效率的研究及认识 姓名:曹荣亮 敖包塔作业区 抽油机井系统效率的研究及认识 摘要:目前油气田开发中,普遍存在运行成本过高,系统效率较低等问题,如何提高抽油机井的系统效率就尤为重要。本文基于抽油机井系统效率的基本概念,对系统效率进行了分解,并对主要部分分解效率的理论计算模型进行了研究,为选择合适的电动机、以及合理的抽汲参数组合及抽油泵有效效率的确定,从而提高抽油机井的系统效率提供了科学依据。 关键词:节能降耗;抽油机系统;系统效率 一、前 言 在油田采油系统中,抽油机耗电量占油田总耗电量的25%以上,由于多种因素的影响,大量的能量在传递过程中白白损失掉,因此,如何提高抽油机井的系统效率就尤为重要。本文基于抽油机井系统效率的基本概念,对系统效率进行了分解,并对各部分分解效率的理论计算模型进行了研究,为选择合适的电动机、合适的皮带松紧度、以及合理的抽汲参数组合,从而提高抽油机井的系统效率提供了科学依据,对于油田的节能降耗、原油增产及提高其经济效益都具有重要的意义。 二、抽油机井系统效率的组成及基本概念 有杆抽油系统是由电机、抽油机、抽油杆、抽油泵、井下管柱和井口装置组成的。抽油机井系统效率是抽油机井节能降耗与经济效益、油田技术装备与技术管理水平等多方面的综合反映,它主要由地面部分系统效率和井下部分系统效率组成。地面部分系统效率主要由电机效率、皮带效率、减速箱效率和四连杆效率四部分组成;井下部分系统效率主要由盘根盒效、抽油杆效率和抽油泵效率三部分组成。 1.电动机输入功率 拖动抽油机的电动机的输入功率即为抽油机的输入功率。 根据输入电流电压可由下式计算输入功率: (1) 式中,——电动机输入功率,kW; ——输入电压,V; ——输入电流,A; ——电动机的功率因数。 2.电动机输出功率 (2) 式中,——电动机输出功率,kW; ——电动机平均转速,r/min; ——电动机平均输出扭矩,N·m。 (3) 式中,——电动机轴弹性模量,=2.1×1011N/m2; ——电动机轴泊松比,小数; D——电动机轴直径,m; -电动机轴实测平均应变值,小数。 由电动机输出轴扭矩和电动机转速可以求电动机的输出功率,即: (4) 式中,——电动机的输出功率,kW; ——电动机的输出轴扭矩,kN·m; ——电动机转速,r/min; ——电动机的角速度,rad/s。 3.减速箱输出功率 (5) 式中,——减速箱输出功率,kW; ——减速箱输出轴平均转速,r/min; ——减速箱平均输出扭矩,N·m。 (1)抽油机光杆功率 光杆提升液体和克服井下各种阻力所消耗的功率,可根据示功图确定。 (6) 式中,A——理论悬点示功图面积的大小,表示有效功,kJ; n——抽油机冲次,r/min。 (7) 式中,——抽油机光杆功率,kW; A——示功图的面积,,mm2; ——示功图减程比,m/mm; ——示功图力比; ——光杆实测平均冲次,r/min。 (2)抽油机采油系统有效功率 (8) 式中,——抽油机的有效功率,kW; ——油井理论产液量,t/d; ——油井液体密度,kg/m3; ——重力加速度,m/s; ——有效扬程,m。 ①有效扬程 (9) 式中,L——下泵深度,m; ——沉没压力,MPa; ——油压,MPa; ——套压,MPa; ——原油密度,。 ②油井液体密度 (10) 式中,——含水率,小数; ——油密度,kg/m3; ——水密度,kg/m3。 三、系统效率的分解及主要部分的效率分析 1.系统效率的分解 抽油机井系统效率是指抽油系统在一段时间内(一个冲程或几个冲程周期)用于举升液体所消耗的有用功功率与电机输入功率的比值。其公式定义如下: (11) 抽油机井系统效率可分解为地面效率和井下效率,即 (12) 式中, ——地面效率,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乘积,; ——井下效率,以光杆悬绳器为界,悬绳器以下到抽油泵,再由抽油泵到井口的效率,。 2. 主要部分的效率分析 要想提高抽油机井的系统效率可从其7个组成部分入手,但是据统计在能量传动过程中,电机效率约为60%-70%,皮带效率为98%,减速箱效率约为90%,四连杆效率约为95%,

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