張雷 張中慧 鄭強(qiáng) 王慧莉 劉曉玲

(勝利油田分公司石油工程技術(shù)研究院)

0 引 言

隨著碳纖維材料應(yīng)用的普及與制造成本的降低，近年來碳纖維抽油桿在國內(nèi)各油田得到了規(guī)模性應(yīng)用。碳纖維抽油桿材料密度低，可以顯著減小懸點(diǎn)載荷，有利于實(shí)現(xiàn)油井深抽，使原來鋼質(zhì)桿抽油系統(tǒng)無法開采的深層低滲透油藏得到高效開發(fā)；碳纖維抽油桿耐腐蝕，適應(yīng)于腐蝕性產(chǎn)出液的油井抽油系統(tǒng)(當(dāng)碳纖維抽油桿柱應(yīng)用于腐蝕性產(chǎn)出液油井時(shí)，一般采用泵下加重的組合桿柱，即采用特殊結(jié)構(gòu)的抽油泵，泵上采用碳纖維抽油桿柱，泵下采用鋼質(zhì)抽油桿柱進(jìn)行加重)，并在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，碳纖維桿抽油系統(tǒng)不僅適應(yīng)于深抽、腐蝕性油井抽油，而且還具有顯著的節(jié)能效果[1-4]。但相關(guān)文獻(xiàn)[1-4]并沒有深入研究碳纖維桿抽油系統(tǒng)的節(jié)能機(jī)理。有關(guān)文獻(xiàn)[5-7]也僅研究了碳纖維-鋼混合桿柱的縱向振動(dòng)與超沖程。盡管普遍認(rèn)為減小抽油桿柱質(zhì)量可以降低系統(tǒng)輸入功率，但目前尚未系統(tǒng)分析桿柱質(zhì)量減小對(duì)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)能效與單元效率的具體影響。

碳纖維桿抽油系統(tǒng)降低系統(tǒng)能耗的有利因素為：與鋼質(zhì)抽油桿比較，碳纖維抽油桿柱直徑有所減小，同時(shí)沒有接箍，能夠降低桿柱液體摩擦功率損失，有利于提高井下生產(chǎn)效率與抽油桿柱效率；碳纖維抽油桿柱能產(chǎn)生一定的超沖程，有利于提高井下生產(chǎn)效率；碳纖維抽油桿柱質(zhì)量顯著減小，有利于減小懸點(diǎn)載荷，能夠降低地面?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)摩擦副的能量損失，有利于提高地面效率。碳纖維桿抽油系統(tǒng)降低系統(tǒng)效率的不利之處為：由于碳纖維桿材料彈性模量顯著降低，加大了柱塞的沖程損失，盡管碳纖維桿抽油系統(tǒng)柱塞超沖程有所增加，但所產(chǎn)生的柱塞超沖程遠(yuǎn)不能彌補(bǔ)彈性模量降低導(dǎo)致的沖程損失增大，從而降低了井下效率。

本文擬在上述定性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，建立碳纖維桿抽油系統(tǒng)能效仿真模型與仿真評(píng)價(jià)方法，評(píng)價(jià)碳纖維桿抽油系統(tǒng)的節(jié)能效果，探索碳纖維桿抽油系統(tǒng)的節(jié)能機(jī)理。

1 懸點(diǎn)載荷仿真模型

1.1 混合桿柱縱向振動(dòng)

為便于研究問題，本文做如下假設(shè)：①系統(tǒng)為游梁式抽油機(jī)、常規(guī)泵抽油系統(tǒng)；②電動(dòng)機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)； ③抽油桿柱與油管柱同心；④僅研究抽油桿柱的縱向振動(dòng)；⑤抽油桿柱為碳纖維-鋼質(zhì)二級(jí)混合桿柱。

應(yīng)用波動(dòng)方程描述二級(jí)混合抽油桿柱的縱向振動(dòng)[8]，并考慮邊界條件與二級(jí)桿連接點(diǎn)的連續(xù)性條件。二級(jí)混合抽油桿柱縱向振動(dòng)的仿真模型如式(1)所示。

(1)

式(1)中待確定參數(shù)為：懸點(diǎn)位移u0(t)、柱塞液體載荷Fp(t)與液體阻尼系數(shù)。

1.1.1 懸點(diǎn)位移

圖1為游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。圖1中R為曲柄半徑，m；P為連桿長度，m；C為游梁后臂長度，m；K為基桿長度，m；A為游梁前臂長度，m；I為基桿水平投影長度，m。任意時(shí)刻t曲柄相對(duì)于12點(diǎn)位置的轉(zhuǎn)角為θ；游梁相對(duì)于基桿的擺角為Φ。

圖1 游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of the movement mechanism of the beam pumping unit

圖中有關(guān)機(jī)構(gòu)尺寸[9]如式(2)所示。

(2)

式中：α為曲柄與游梁中心連線相對(duì)于游梁中心線的轉(zhuǎn)角，(°)；θ2為曲柄與游梁中心連線相對(duì)曲柄中心線的轉(zhuǎn)角，(°)；L為曲柄銷與游梁中心的距離，m；β為曲柄銷和游梁中心連線與曲柄和游梁中心連續(xù)之間的夾角，(°)；Φmin為抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)極位夾角，(°)。

以上死點(diǎn)為位移零點(diǎn)，向下為位移的正方向，懸點(diǎn)位移u0(t)為：

u0(t)=(Φ-Φmin)A

(3)

1.1.2 柱塞液體載荷

考慮柱塞上下壓差產(chǎn)生的液體載荷以及柱塞與泵筒之間的液體摩擦力，柱塞液體載荷(桿柱底端集中軸向載荷)計(jì)算如式(4)所示。

Fp(t)=Ap(pd-p)-A2pd+Ff(t)

(4)

柱塞與泵筒之間的液體摩擦力計(jì)算式[9]為：

(5)

式中：Ap為抽油泵柱塞橫截面積，m2；p為泵筒內(nèi)液體壓力，Pa；pd為泵排出口壓力，Pa；Ff(t)為柱塞與泵筒之間的液體摩擦力，N；D為柱塞直徑，m；Lp為柱塞長度，m；Δp為柱塞上下壓差，Pa；μ為液體動(dòng)力黏度，Pa·s；ε為偏心比，ε=e/δ；e為柱塞與泵筒之間的偏心距，m；δ為柱塞與泵筒半徑方向的間隙，m；vp為柱塞運(yùn)動(dòng)速度，m/s。

當(dāng)吸入閥與排出閥均處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，假設(shè)泵筒內(nèi)天然氣按氣體多變過程壓縮和膨脹。當(dāng)柱塞位移為xp時(shí)，泵筒內(nèi)液體壓力[9]為：

(6)

(7)

(8)

式中：ps為泵吸入口壓力，Pa；Δpd為游動(dòng)閥的水力損失，Pa；Δps為固定閥的水力損失，Pa；Vx為柱塞瞬時(shí)行程容積，m3，Vx=Apxp；xp為以柱塞下死點(diǎn)為位移零點(diǎn)，柱塞向上運(yùn)動(dòng)的位移，m；V0為泵的余隙容積，m3；Vs為柱塞最大行程容積，m3；Vgs為吸入沖程結(jié)束時(shí)，泵筒內(nèi)氣體體積，m3；q為泵吸入口氣液比，m3/m3；V0gd為排出沖程結(jié)束時(shí)，殘留在余隙容積內(nèi)氣體的體積，m3；n為天然氣多變過程指數(shù)。

1.1.3 阻尼系數(shù)

抽油桿由桿體與接箍組成。假設(shè)流體在抽油桿柱與油管環(huán)形空間內(nèi)的流動(dòng)為牛頓流體層流流動(dòng)，每級(jí)抽油桿柱內(nèi)流體阻尼沿桿柱長度均勻分布。綜合考慮桿體與接箍的水力阻力，阻尼系數(shù)計(jì)算[9]式為：

(9)

式中：zi為液體對(duì)第i(i=1,2)級(jí)桿柱的阻尼系數(shù)，1/s；ρi為第i(i=1,2)級(jí)抽油桿柱材料密度，kg/m3；Ai為第i(i=1,2)級(jí)抽油桿柱橫截面積，m2；di為第i(i=1,2)級(jí)抽油桿柱直徑，m；dci為第i(i=1,2)級(jí)抽油桿柱接箍外徑，m，對(duì)于碳纖維-鋼混合桿柱，第1級(jí)碳纖維桿柱dc1=d1，第2級(jí)鋼質(zhì)桿柱dc2>d2；dt為油管內(nèi)徑，m；li為第i級(jí)抽油桿單根桿長度，m，對(duì)于碳纖維-鋼混合桿柱，第1級(jí)碳纖維桿柱單根桿長度l1=L1，第2級(jí)鋼質(zhì)桿柱l2一般為8～10 m。

1.2 數(shù)值仿真模型與示功圖仿真模型

由差分法求解式(1)，可得抽油桿柱任意截面x在任意時(shí)刻t的位移u(x，t)，其離散數(shù)值仿真結(jié)果為ui,j(i=0，1，2，……，I；j=0，1，2，……，J)。抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷為：

(10)

式中：Fpr為抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷，N；Δx1為第1級(jí)抽油桿柱單元離散長度，m。

根據(jù)桿柱底端節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的仿真結(jié)果，可以確定柱塞位移xp、柱塞速度vp；根據(jù)懸點(diǎn)載荷Fpr與懸點(diǎn)位移u0(t)的仿真結(jié)果，可得懸點(diǎn)示功圖；根據(jù)柱塞液體載荷Fp(t)與柱塞位移xp的仿真結(jié)果，可得泵示功圖。

2 系統(tǒng)能效參數(shù)仿真模型

2.1 節(jié)點(diǎn)力能參數(shù)

2.1.1 光桿功率

(9)

式中：T為懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)周期，s；v0為懸點(diǎn)速度，m/s。

2.1.2 減速箱曲柄軸凈扭矩與平均輸出功率

(12)

(13)

2.1.3 電動(dòng)機(jī)平均輸出與平均輸入功率

考慮皮帶減速箱的傳動(dòng)效率，電動(dòng)機(jī)瞬時(shí)與平均輸出功率分別如式(14)和式(15)所示。

(14)

(15)

考慮電動(dòng)機(jī)瞬時(shí)功率利用率及其瞬時(shí)效率，電動(dòng)機(jī)瞬時(shí)與平均輸入功率分別如式(16)和式(17)所示[9]。

(16)

(17)

2.1.4 抽油泵平均輸入功率

(18)

2.1.5 油井產(chǎn)量與有效功率

綜合考慮柱塞實(shí)際沖程長度、泵充滿程度、油氣水混合液體積系數(shù)以及泵漏失的影響，油井產(chǎn)量與排量系數(shù)如式(19)所示[9]。

(19)

式中：Q為油井實(shí)際產(chǎn)液量，m3/d；S為懸點(diǎn)沖程長度，m；λ為懸點(diǎn)沖次，min-1；α為排量系數(shù)；αS為柱塞有效沖程系數(shù)；αF為充滿系數(shù)；αL為泵的漏失系數(shù)；αV為沉沒壓力條件下原油的體積系數(shù)；Spump為柱塞有效沖程長度，m；K為余隙系數(shù)；nw為含水體積分?jǐn)?shù)；AP為柱塞橫截面積，m2；ΔQ為柱塞一個(gè)沖程過程中，液體經(jīng)柱塞與泵筒之間的間隙漏失量，m3；Bops為泵吸入口條件下泵筒內(nèi)原油的體積系數(shù)；Bwps為泵吸入口條件下水的體積系數(shù)。

根據(jù)抽油桿柱縱向振動(dòng)與柱塞位移的仿真結(jié)果，可以確定柱塞有效沖程長度Spump。柱塞有效沖程長度綜合了懸點(diǎn)沖程長度、桿管柱靜變形沖程損失以及振動(dòng)與慣性所產(chǎn)生超沖程的綜合影響。

系統(tǒng)有效功率[9]為：

(20)

式中：Pe為系統(tǒng)有效功率，kW；H為有效舉升高度，m；ρ為油水混合液密度，kg/m3。

2.2 系統(tǒng)效率與分效率仿真模型

根據(jù)上述節(jié)點(diǎn)功率的仿真結(jié)果，系統(tǒng)效率、地面效率、井下效率與各分效率[9]如式(21)～(24)所示。

(21)

η=ηsηd

(22)

(23)

(24)

式中：η為系統(tǒng)效率；ηs為地面效率，等于電動(dòng)機(jī)平均運(yùn)行效率、皮帶減速箱平均運(yùn)行效率及換向機(jī)構(gòu)平均運(yùn)行效率之積；ηd為井下效率，等于抽油桿柱效率與抽油泵效率之積。

3 模型精度的試驗(yàn)驗(yàn)證

基于上述仿真模型，開發(fā)了《碳纖維桿抽油系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真與評(píng)價(jià)》軟件系統(tǒng)。應(yīng)用該軟件系統(tǒng)對(duì)實(shí)際油井示功圖與系統(tǒng)輸入功率進(jìn)行仿真，并將仿真結(jié)果與實(shí)際測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。測(cè)試油井參數(shù)為：抽油機(jī)型號(hào)CYJY14-8-89HB，含水體積分?jǐn)?shù)50%，黏度18.3 mPa·s，氣油比10 m3/m3，沖程長度6 m，沖次1.06 min-1，泵徑44 mm，下泵深度2 200 m，動(dòng)液面1 750 m。桿柱(桿柱直徑×桿柱長度)組合為：碳纖維桿(?22 mm×1 400 m)+鋼桿(?22 mm×800 m)。圖2為懸點(diǎn)示功圖仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比圖。從圖2可見：仿真示功圖與實(shí)測(cè)示功圖高度相似；懸點(diǎn)最大載荷仿真結(jié)果為61.03 kN，實(shí)測(cè)結(jié)果為65.0 kN，仿真誤差為-6.11%；系統(tǒng)平均輸入功率的仿真結(jié)果為3.24 kW，實(shí)測(cè)結(jié)果為3.46 kW，仿真誤差為-6.36%。這說明軟件系統(tǒng)具有較高的仿真精度，能夠滿足實(shí)際應(yīng)用要求。

圖2 懸點(diǎn)示功圖仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比圖Fig.2 Comparison of simulation and actual measured results of polished rod indicator diagram

4 系統(tǒng)節(jié)電效果仿真評(píng)價(jià)

考慮在井筒參數(shù)與抽汲參數(shù)相同下，碳纖維桿抽油系統(tǒng)的油井產(chǎn)量相比鋼桿系統(tǒng)有所下降的因素，本文在如下兩種工況下，分別對(duì)比了仿真碳纖維桿抽油系統(tǒng)與鋼桿系統(tǒng)的動(dòng)力性能。工況1：除桿柱組合不同外，碳纖維桿抽油系統(tǒng)與鋼桿系統(tǒng)的井筒參數(shù)與生產(chǎn)參數(shù)完全相同；工況2：除桿柱組合與沖次不同外，兩個(gè)系統(tǒng)的井筒參數(shù)與生產(chǎn)參數(shù)完全相同，并調(diào)整碳纖維桿抽油系統(tǒng)的沖次，保障系統(tǒng)與鋼桿系統(tǒng)具有相同產(chǎn)量。

仿真計(jì)算井筒與抽汲參數(shù)為：抽油機(jī)型號(hào)CYJY14-8-89HB，油井含水體積分?jǐn)?shù)95%，黏度50 mPa·s，氣油比50 m3/m3，沖程長度6 m，沖次3 min-1，泵徑44 mm，下泵深度2 000 m，動(dòng)液面0.8L。鋼桿系統(tǒng)桿柱組合：?25 mm×0.25L+?22 mm×0.35L+?19 mm×0.40L；碳纖維桿系統(tǒng)桿柱組合：碳纖維桿19 mm×0.75L+鋼桿?25 mm×0.25L；碳纖維抽油桿彈性模量110 GPa，密度2 000 kg/m3。

4.1 相同參數(shù)條件對(duì)比仿真評(píng)價(jià)

4.1.1 懸點(diǎn)沖程長度對(duì)比

圖3為懸點(diǎn)位移、鋼桿系統(tǒng)與碳纖維桿系統(tǒng)柱塞位移對(duì)比圖。圖4為柱塞沖程長度隨下泵深度的變化規(guī)律。由圖3與圖4可見：碳纖維桿抽油系統(tǒng)柱塞沖程損失增大，柱塞有效沖程長度降低；下泵深度與動(dòng)液面深度越大，柱塞沖程損失越大；采用長沖程抽汲，有利于降低碳纖維桿抽油系統(tǒng)的沖程損失系數(shù)。

圖3 懸點(diǎn)與柱塞位移對(duì)比圖Fig.3 Comparison of polished rod and plunger displacement

圖4 柱塞沖程長度隨下泵深度的變化規(guī)律Fig.4 Variation of plunger stroke length with pump depth

4.1.2 懸點(diǎn)載荷與曲柄軸凈扭矩對(duì)比

圖5和圖6分別為碳纖維桿與鋼桿抽油系統(tǒng)懸點(diǎn)與泵示功圖以及曲柄軸凈扭矩曲線對(duì)比圖。

圖5 懸點(diǎn)與泵示功圖對(duì)比圖Fig.5 Comparison of polished rod diagram and pump indicator diagram

圖6 曲柄軸凈扭矩曲線對(duì)比圖Fig.6 Comparison of net torque curve of crankshaft

由圖5與圖6可見：碳纖維桿抽油系統(tǒng)懸點(diǎn)最大載荷顯著減小，懸點(diǎn)最大載荷由鋼桿系統(tǒng)的86.57 kN減小到50.46 kN，減小了41.71%；曲柄軸最大凈扭矩也有所降低，曲柄軸最大扭矩由鋼桿系統(tǒng)的101.36 kN·m減小到71.22 kN·m，減小了29.74%；均方根扭矩由鋼桿系統(tǒng)的55.01 kN·m減小到36.76 kN·m，減小了33.18%。

圖7 電動(dòng)機(jī)輸入功率曲線對(duì)比圖Fig.7 Comparison of motor input power curves

4.1.3 電動(dòng)機(jī)輸入功率對(duì)比

圖7為碳纖維桿與鋼桿抽油系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)輸入功率曲線對(duì)比圖。由圖7可見：電動(dòng)機(jī)最大輸入功率與平均輸入功率均有顯著下降，最大輸入功率由鋼桿系統(tǒng)的37.52 kW下降到26.30 kW，下降了29.90%；平均輸入功率由15.30 kW下降到10.92 kW，電動(dòng)機(jī)有功節(jié)電28.63%。

4.2 相同產(chǎn)量條件對(duì)比仿真評(píng)價(jià)

盡管振動(dòng)超沖程有所增加，但碳纖維桿抽油系統(tǒng)抽油桿柱靜變形引起的沖程損失增加幅值更大，導(dǎo)致在相同參數(shù)條件下碳纖維桿抽油系統(tǒng)的產(chǎn)量有所降低。因此，通過增加沖次，確保碳纖維桿抽油系統(tǒng)的產(chǎn)量與鋼桿系統(tǒng)相同，并在相同產(chǎn)量條件下進(jìn)一步評(píng)價(jià)碳纖維桿抽油系統(tǒng)的動(dòng)力性能與節(jié)電效果。仿真評(píng)價(jià)結(jié)果表明，在相同產(chǎn)量條件下，碳纖維桿抽油系統(tǒng)懸點(diǎn)最大載荷、曲柄軸最大凈扭矩與均方根扭矩仍然顯著減小，但減小幅度與相同工況對(duì)比有所下降，對(duì)此不再贅述。

圖8為在相同產(chǎn)量條件下碳纖維桿與鋼桿抽油系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)輸入功率曲線對(duì)比圖。由圖8可見：電動(dòng)機(jī)最大輸入功率與平均輸入功率均顯著下降，最大輸入功率由鋼桿系統(tǒng)的37.52 kW下降到30.14 kW，下降了19.67%；平均輸入功率由15.30 kW下降到12.22 kW，電動(dòng)機(jī)有功節(jié)電率20.13%。

圖8 相同產(chǎn)量下電動(dòng)機(jī)輸入功率曲線對(duì)比圖Fig.8 Comparison of motor input power curves

5 碳纖維桿抽油系統(tǒng)節(jié)能機(jī)理分析

由上述對(duì)比可知，無論在相同工況還是相同產(chǎn)量條件下，與鋼質(zhì)桿抽油系統(tǒng)比較，碳纖維桿抽油系統(tǒng)都具有優(yōu)越的動(dòng)力性能，即顯著降低懸點(diǎn)最大載荷、曲柄軸最大扭矩、均方根扭矩以及電動(dòng)機(jī)最大輸入功率，電動(dòng)機(jī)有功節(jié)電率可達(dá)20%以上。下面通過對(duì)比仿真系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)力能參數(shù)與單元效率，分析碳纖維桿抽油系統(tǒng)的節(jié)能機(jī)理。表1和表2分別對(duì)比了在相同參數(shù)與相同產(chǎn)量工況下，碳纖維桿抽油系統(tǒng)與鋼桿系統(tǒng)主要節(jié)點(diǎn)力能參數(shù)與單元效率。

對(duì)比表1和表2可得如下結(jié)論：

(1)無論在相同參數(shù)還是相同產(chǎn)量條件下，與鋼桿系統(tǒng)比較，碳纖維桿抽油系統(tǒng)的地面效率與井下效率均有所提高，即碳纖維桿抽油系統(tǒng)均具有顯著的節(jié)能效果。但在相同產(chǎn)量條件下，因?yàn)樾枰m當(dāng)增加碳纖維桿抽油系統(tǒng)的沖次，從而使碳纖維桿抽油系統(tǒng)的有功節(jié)電有所降低。

(2)碳纖維桿抽油系統(tǒng)地面效率隨曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的換向效率提高而提高。與鋼桿抽油系統(tǒng)比較，碳纖維桿抽油系統(tǒng)可以顯著減小懸點(diǎn)載荷，從而顯著減小曲柄搖桿機(jī)構(gòu)各傳動(dòng)副的約束反力、摩擦力與摩擦功率損失，提高換向機(jī)構(gòu)的平均運(yùn)行效率。

表1 相同參數(shù)條件下力能參數(shù)與效率對(duì)比結(jié)果Table 1 Comparison results of mechanical parameters and efficiency under the same parameter conditions

表2 相同產(chǎn)量條件下力能參數(shù)與效率對(duì)比結(jié)果Table 2 Comparison results of mechanical parameters and efficiency under the same output conditions

(3)碳纖維桿抽油系統(tǒng)井下效率隨抽油桿柱效率顯著提高而提高。與鋼桿抽油系統(tǒng)比較，碳纖維桿抽油桿柱的直徑有所減小，同時(shí)又無接箍，從而顯著降低了抽油桿柱的水力阻尼與摩擦功率損失，提高了抽油桿柱效率與井下效率。

(4)由各分效率的對(duì)比可見，碳纖維桿抽油系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)平均運(yùn)行效率與抽油泵效率略有下降。由于井下效率的提高，光桿功率降低，且換向機(jī)構(gòu)平均運(yùn)行效率提高，降低了電動(dòng)機(jī)平均輸出功率，從而降低了電動(dòng)機(jī)功率利用率與電動(dòng)機(jī)平均運(yùn)行效率。在相同參數(shù)條件下，因油井產(chǎn)量降低，降低了有效功率，而泵的輸入功率基本相同，導(dǎo)致抽油泵效率有所降低。在相同產(chǎn)量條件下，有效功率基本相同，舉升沖次會(huì)有所提高，增加了抽油泵機(jī)械摩擦功率損失，造成抽油泵效率也有所降低。

6 結(jié) 論

(1)無論在相同工況還是相同產(chǎn)量條件下，與鋼質(zhì)桿抽油系統(tǒng)比較，碳纖維桿抽油系統(tǒng)都能顯著減小懸點(diǎn)最大載荷、曲柄軸最大扭矩、曲柄軸均方根扭矩與電動(dòng)機(jī)最大輸入功率，從而有利于擴(kuò)大抽油機(jī)對(duì)井深的適應(yīng)范圍，有利于實(shí)現(xiàn)深抽。

(2)無論在相同工況還是相同產(chǎn)量條件下，與鋼質(zhì)桿抽油系統(tǒng)比較，碳纖維桿抽油系統(tǒng)的地面效率與井下效率均有所提高，即碳纖維桿抽油系統(tǒng)均具有顯著的節(jié)電效果。本文電動(dòng)機(jī)有功節(jié)電率達(dá)20%以上。

(3)碳纖維桿抽油系統(tǒng)可以顯著降低懸點(diǎn)載荷，從而顯著降低了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)各傳動(dòng)副的約束反力、摩擦力與摩擦功率損失，提高了換向機(jī)構(gòu)效率與地面效率。

(4)碳纖維抽油桿直徑有所減小，同時(shí)又無接箍，從而顯著降低了抽油桿柱的水力阻尼與摩擦功率損失，提高了抽油桿柱與井下的效率。