抽油機(jī)節(jié)能改造方式應(yīng)用對(duì)比

江俊郴

（百口泉采油廠油田工藝研究所，新疆 克拉瑪依 834000）

百口泉油田抽油機(jī)井占機(jī)采井的96%以上，由于機(jī)型老，所以電耗高，采油成本很大，因此采用新機(jī)型是降低電耗和原油開采成本的主要措施。另外，過去油田增產(chǎn)的主要方法是增加井位，而增加井位必須增加總電容量。所以在油田總電容量一定或不易增容的情況下，尋求單機(jī)電耗降低的節(jié)能型抽油機(jī)是唯一途徑。

一、常規(guī)游梁式抽油機(jī)機(jī)械能耗分析

目前采油廠稀油老區(qū)常規(guī)游梁式抽油機(jī)的改造方式主要是調(diào)徑變矩節(jié)能改造。主要機(jī)型為CYJY10-3-53HB型抽油機(jī)，該機(jī)型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，經(jīng)久耐用，長期以來仍然是油田生產(chǎn)的主要舉升設(shè)備。但存在能耗高，調(diào)參占產(chǎn)時(shí)間長，維護(hù)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。

1.平衡特性差

常規(guī)游梁式抽油機(jī)的平衡率僅達(dá)到70%～85%。

2.常規(guī)游梁式抽油機(jī)能耗分析

百口泉油田抽油機(jī)井機(jī)械能耗按照生產(chǎn)井的產(chǎn)量、液面、沖次、泵效、有功功率等進(jìn)行對(duì)比，測得的28口井平均值如表1所示。

表1 kW·h

(1)常規(guī)游梁式抽油機(jī)采用曲柄平衡方式，所配備的電機(jī)額定功率為30kW，減速箱峰值扭矩高，啟動(dòng)電流大。以測得10型抽油機(jī)節(jié)能改造前為例，電動(dòng)機(jī)的發(fā)電功率為2.6，自然功率因數(shù)平均小于0.40。

(2)抽油百米噸耗0.912kW·h，效率較低、單耗較高。

(3)抽油系統(tǒng)效率為29.9%，抽油地面效率66.1%。通過抽油系統(tǒng)節(jié)能改造可以降低抽油機(jī)機(jī)械能耗。

二、改造方式現(xiàn)場實(shí)施及效果

1.提高抽油機(jī)效率，降低能耗

在保證油井供采協(xié)調(diào)的前提下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量、效率、壽命三者的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，降低機(jī)械能耗，延長設(shè)備使用壽命。

2.常規(guī)游梁式抽油機(jī)節(jié)能改造方法

(1)下偏杠鈴復(fù)合平衡改造方式

2002年，油田公司抽油機(jī)制造廠家先后對(duì)常規(guī)12、14型抽油機(jī)進(jìn)行了節(jié)能改造試驗(yàn)，采用游梁增加下偏杠鈴平衡錘的改造方案(圖1)，更換了電機(jī)和配電箱。改造后通過調(diào)整下偏杠鈴重量來調(diào)整平衡，取得了一定的節(jié)能效果(表2)。

圖1 下偏杠鈴復(fù)合平衡改造效果

表2

(2)雙驢頭懸掛偏置改造方案

2006年，對(duì)常規(guī)10型抽油機(jī)進(jìn)行了節(jié)能改造，采用雙驢頭改造方案(圖2)，增加平衡驢頭、平衡箱、支撐裝置，更換曲柄、電機(jī)和配電箱，對(duì)原機(jī)支架、底座、剎車裝置進(jìn)行了改造。改造后通過調(diào)整平衡箱內(nèi)平衡塊重量來調(diào)整平衡，平衡調(diào)節(jié)非常方便，平衡效果好，節(jié)能效果明顯(表3)。該方案改造不能在現(xiàn)場實(shí)施，工作量大，費(fèi)用高。

(3)下偏游梁平衡改造方案

圖2 雙驢頭懸掛偏置改造效果

表3

下偏游梁平衡節(jié)能改造是采用下偏平衡的原理，改變原機(jī)的平衡方式，通過更換曲柄、在游梁尾部加裝吊臂和配重箱、將曲柄平衡改為調(diào)徑變矩游梁平衡(圖3)。這樣可使平衡扭矩變化曲線最大限度地吻合負(fù)載扭矩曲線，從而得到平穩(wěn)、低峰值的凈扭矩曲線，降低了減速器和電動(dòng)機(jī)的扭矩，也降低了抽油機(jī)運(yùn)行電流，實(shí)現(xiàn)節(jié)能(表4)。

圖3 下偏平衡游梁改造效果

表4

(4)改造方案對(duì)比

改造方案對(duì)比如表5、6所示。

表5

表6

三、結(jié)論

1.優(yōu)點(diǎn)

采用3種節(jié)能改造方式后的抽油機(jī)啟動(dòng)電流較小，整機(jī)運(yùn)行較平穩(wěn)，平衡率高，而且節(jié)能改造所設(shè)計(jì)的游梁支撐裝置，大大減小了調(diào)參時(shí)間，增加了抽油機(jī)調(diào)參時(shí)的安全性。

2.懸掛偏置方式的不足

懸掛偏置節(jié)能改造方式的后置驢頭通過吊繩懸掛配重裝置，配重易受大風(fēng)影響而發(fā)生擺動(dòng)，影響抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。且該方式增加了易損件后配重吊繩，增加了后期的維護(hù)成本。

3.承載能力提高

平衡方式改變，提高了抽油機(jī)承載能力。

4.降低電機(jī)配置功率，節(jié)約能耗

降低了懸點(diǎn)負(fù)荷的峰值，減速箱的凈扭矩曲線變得平滑，從而降低電機(jī)配置功率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

5.機(jī)電合理配置，節(jié)能效果顯著

抽油地面系統(tǒng)改造和配置中某個(gè)單項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用在一定條件下也可以減少能耗，但其功效往往受多因素制約，要達(dá)到最好的節(jié)能效果，關(guān)鍵在于抽油機(jī)、電動(dòng)機(jī)、配電箱、變壓器的合理配置，才能達(dá)到地面抽油系統(tǒng)整體節(jié)能效果。

6.加強(qiáng)日常管理，體現(xiàn)節(jié)能效果

抽油機(jī)是否節(jié)能取決于抽油機(jī)的平衡度，為使節(jié)能機(jī)真正達(dá)到節(jié)能效果，加強(qiáng)抽油機(jī)調(diào)平衡管理是日常管理中的主要措施。

7.下偏游梁平衡改造后應(yīng)以低沖次運(yùn)行

下偏游梁平衡改造方式因平衡力臂較長，高速運(yùn)行時(shí)平衡力臂會(huì)有輕微振動(dòng)，影響到橫梁連桿的穩(wěn)定性，因此沖次一般采用6次以下。