聚驱油田有杆泵抽油系统效率计算方法研究 第7页
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第五章 有杆泵抽油系统效率计算方法的选用及分析
5.1 常规法
常规法是现场应用最广泛的一种方法，其测试方法比较简单。计算公式为：
（5-1）
（5-2）
式中： ——抽油机井的系统效率，%；
——地面部分效率，%；
——井下部分效率，%；
N光——光杆功率，kW；
N电——电网平均输给电机功率，kW；
N总出——实际输出的有效功，kW；
N地层——地层能量所做的功，kW；
Qc——油井实际产液量，t/d；
Pt——油井油压，MPa；
Pc——油井套管的压力，MPa；
——油管内混合液体密度，㎏/m ；
H效——深井泵有效举升液体高度，m；
Hd——油井动液面高度，m；
常规法测试时，用三相有功电度表—秒表完成平均有功功率的计量，可计算出系统的日耗电量 ,用双声道回声仪或其他仪器测动液面Hd，通过油压、套管压力表读出的油压、套压，可计算出举升高度H效，通过产量装置测量出产液量，并将其折算为日产液量Q，取油样测定含水率，这样就可以得出系统效率。
常规法对纯油井的误差较小，而对于带喷井误差较大，这是因为常规法公式来源于力学中的连通器原理，而油管中流体的力学问题属于动力学范畴。
5.2 停开机法
针对常规方法计算抽油机井的系统效率出现“负值井”现象的问题，停开机法不失为一种有效的方法。停开机法对油井动液面位置、油压、套管压力的大小没有特定的要求，其公式具有普遍使用性，但要求停升机时油井能自喷，否则停升机法就不适用了。
根据能量守恒原理，忽略套管中的气体重度，得到以下方程：
停机时：
套管中 （5-3）
油管中 （5-4）
开机时：
套管中 （5-5）
油管中 （5-6）
所以，
（5-7）
（5-8）
（5-9）
（5-10）
利用上式，可以得到：
（5-11）
式中 为泵的上下端压差，可将泵看作是一个增压器。
能量供给与消耗的结构分析如下：（5-4）式等号左边是自喷时地层提供的能量，（5-6）式等号左边是升机时地层和抽油机共同提供的能量。两式等号右边第1项是实际举升液体高度所需要的能量；第2项是剩余压能；第3项表示克服摩擦阻力所消耗的能量。所以，这两个公式可以统一为：
输入能量=实际举升液体所需要能量＋剩余能量＋能量耗散
因为剩余能量属于输出能量范畴，可以归成一项，即
输入能量=输出能量＋能量耗散
输出能量=有效举升液体所需要能量
（5-12）
由此，可得到油井自喷时有效举升液体高度的公式：
（5-13）
（5-14）
如果认为抽油机有效举升液体高度是开机时举升液体高度与停机时举升液体高度之差，这样就产生了错误的对比。因为这两种情况下产量一般不等，流压也不等，当然地层的举升液体能力也不相同。如果在开机时提高油压，抽油机的有效功转为增加油压，而产液量没有变化，则下式成立
（5-15）
将能量分布的结构分析应用到（4-13）式，可以得到抽油机单独工作时的输出能量及有效举升液体高度，
输入能量 =输出能量+能量消耗
（5-16）
（5-17）
将所求抽油机井的有效举升液体高度 乘以开机时产液量就是水功率。
各符号的意义如下：
H举——有效举升液体高度，m；
Pt——油井油压，MPa；
Pc——油井套管压力，MPa；
Pl——管鞋压力，MPa；
——油管、油套环空中液体密度，㎏/m ；
H动——动液面高度，m；
——摩擦阻力所耗压能，MPa；
——油管长度，m；
5.3 能量分析法
5.3.1 能量分析
抽油机井能量有两部分构成，一是电能。它由电网提供，通过电动机、抽油杆、抽油泵进行传递。二是地层能量。它是一种复合能量，其构成相当复杂，有注水提供的能量，有地层的弹性能量，溶解气的膨胀能量等。这种能量的直观反映是地层的压力的大小。下面将各个部分能量逐一分析。
（1）电能
电网给抽油机提供电能，其直观反映为电动机输入的有用功。在生产实际中一般采用三相三线制测功仪或两瓦特计法实测。在抽油机井中，电能克服地面设备及井筒的各种能量损耗通过抽油杆把能量传给抽油泵，即：
（5-18）
式中： ——电动机、抽油机的能耗，kW；
——井筒中的耗能，kW；
——电能传递到抽油泵上的能量，kW；
（2）地层能量
通过文献资料知道，地层总能量为：
（5-19）
式中： ——地层总能量，kW；
PH——油层压力，kW；
——油井日产量，kW；
由于地层性的差异，油井不完善性及流体流动阻力的影响，地层能量传递到抽油泵入口时，其能量减小为：
（5-20）
（5-21）
（5-22）
式中： ——地层能量损耗，kW；
——泵口底层剩余能量，kW；
Pf——泵入口压力，MPa；
Pc——油井套压，MPa；
Hp——下泵深度，m；
Hd——动液面深度，m；
——原油密度, t/m3；
（3）油井总能量
为了把一定量的流体（油、气、水）从井底采到地面，由电能和地层能量叠加提供所需的能量，以泵入口为参考点，则有：
（5-23）
（5-24）
（5-25）
式中： ——液体被举升到地面的能量损耗，kW；
Pt ——井口油压，MPa；
——混合液体重度, N/m3；
——含水率，%；
——水的重度，N/m3；
——原油重度，N/m3；
Q实 ——日产液量，t/d；
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