螺杆泵井低泵效原因及对策研究 第7页|气田试井论文|免费论文
第4章 螺杆泵采油系统效率分析
4.1 螺杆泵采油的系统效率的计算方法
螺杆泵抽油系统的有效功率与输入功率的比值为螺杆泵井的系统效率[9]，即
（4-1）
式中 ——为电动机的输入功率，kW；
——为有效功率，即在一定的扬程下，将一定排量的井下液体举升到地面所需要的功率，又叫水功率 ，kW。
（4-2）
式中 ——为泵扬程，m；
——为日产液量，t/d；
——为动液面，m；
——为油压，MPa；
——为套压，MPa。
根据螺杆泵采油系统工作特点，以盘根盒为界将其效率分为2部分，即地面效率和井下效率
（4-3）
式中 ——为光杆功率，kW。
4.1.1 地面效率
地面部分的能量损失发生在电动机、减速箱和皮带中，因此有
（4-4）
式中 ——为电机效率；
——为减速箱和皮带的效率。
（1）电机效率
（4-5）
电机损失随输出功率 的减小而减小，可由(4-4)式求得
（4-6）
式中 ——为空载时的有功损耗，kW；
——为额定效率；
——为额定功率，kW；
——为负载率。
电动机的损耗可以分为基本铜耗、基本铁心损耗、风摩损耗和杂散损耗。
（2）减速箱和皮带的效率
平衡式螺杆泵地面驱动头用一对皮带轮一级减速将动力传给减速箱，减速箱内有1对直齿轮，再次减速。箱体内2根轴呈平行分布。皮带传动将电机的输出动力传递给减速箱。减速箱除了具有传递动力的作用外，还将承受抽油杆的轴向负荷。皮带的传动效率可以高达98%，即其传动损失仅2%。1对齿轮传递功率损失约为2%。
4.1.2 井下效率
井下部分的能量损失在抽油杆、螺杆泵和管柱中，因此
（4-7）
式中 ——为抽油杆效率；
——为螺杆泵效率；
——为管柱效率。
（1）抽油杆效率
（4-8）
（4-9）
式中 ——为泵排出口功率，kW；
——为杆液之间摩擦损失功率，kW；
——为杆管之间的摩擦扭矩，kN•m；
——为杆柱角速度，rad/s。
（2）螺杆泵效率 螺杆泵效率包括容积效率和机械效率2部分，分别如下。容积效率
（4-10）
机械效率
（4-11）
螺杆泵效率
（4-12）
式中 ——为泵理论排量，m3/d；
——为泵实际排量，m3/d；
——为泵出口和吸入口压差，MPa；
——为泵轴力矩，N•m；
——为泵轴转速，r/min。
（3）管柱效率 由于在现场螺杆泵一般采用油管锚锚定，所以该项效率可以认为是1。
4.2 实例计算
根据以上计算方法，对二连油田的螺杆泵井进行系统分析，生产数据在表4-1，分析结果在表4-2，分析表明，影响二连螺杆泵井系统效率的主要因素为抽汲参数偏小、供排不协调以及电动机配置过大等因素引起的。
表4-1 二连油田的实际生产数据
井号 电机额定功率/ kW 有功功率
/ kW 日产液/t 动液面/m2 扭矩/N•m 转速/r•min-1
M6-10 22.0 6.4 24.0 147 233.6 105.2
h4-5 15.0 7.1 11.3 456 323.2 92.3
M4-4 18.5 5.8 13.0 205 203.8 106.1
h13-218 15.0 11.1 21.0 250 690.5 108.0
h8-16 15.0 8.4 8.9 460 398.5 102.2
M11-212 7.5 5.5 15.0 102 75.9 159.3
M12-12 18.5 6.3 8.8 110 136.3 167.5
M11-217 15.0 5.3 16.0 214 84.6 175.9
M6-6 15.0 5.2 5.8 61 105.8 105.9
M7-17 18.5 6.7 20.0 15 93.03 202.7
表4-2 系统效率分析的计算结果
井号 计 算 值/%
M6-10 9.91 24.78 40.0 47.91 51.73 80.2 64.5
h4-5 8.4 19.16 44.0 39.05 49.07 72.3 67.9
M4-4 7.11 18.23 39.0 46.08 39.56 70.9 55.7
h13-218 5.53 7.87 70.2 17.15 45.88 71.3 64.6
h8-16 5.46 10.83 50.4 33.86 31.98 45.4 70.5
M11-212 4.73 20.46 23.1 70.80 28.91 82.2 35.2
M12-12 2.36 7.86 30.0 53.11 14.81 31.3 47.3
M11-217 8.93 30.18 29.6 69.46 43.45 163.1 27.9
M6-6 1.75 7.77 22.5 46.20 16.82 51.2 32.9
M7-17 1.57 5.33 29.6 28.60 18.52 92.3 20.1
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