抽油機節(jié)能現(xiàn)狀與降耗措施的分析

朱楓

【摘要】當(dāng)前我國油田開發(fā)中，大多數(shù)采用常規(guī)的抽油機進行機械采油。本文對常規(guī)采油的抽油機的優(yōu)勢進行分析，同時，指出最新的抽油機設(shè)備的性能不足的情況，通過把游梁式抽油機進行改造的同時，開發(fā)出無游梁式抽油機的相關(guān)性能，最大限度的改善抽油機的節(jié)能效果。

【關(guān)鍵詞】無梁式抽油機；游梁式抽油機；節(jié)能與降耗

當(dāng)前我國各大油田運用機械抽油機進行采油的用量大、能耗多，大約占油田總用電量的75%以上，是影響油田采油成本的關(guān)鍵因素。最近幾年，我國各大油田以及制造單位在油田抽油機的具體節(jié)能上做出了很多的嘗試和努力。當(dāng)前市場上出現(xiàn)了各種類型的抽油機設(shè)備以及節(jié)能裝置，用于試驗和應(yīng)用的新型抽油機就有100多種，將近數(shù)萬臺[1]。

一、目前常規(guī)抽油機的節(jié)能現(xiàn)狀

一般說來，油田選擇什么型號的抽油機由用戶說了算，因為只有他們清楚需要什么型號的抽油機。油田單位進行抽油機的選擇，首先考慮的是其可靠性要高，出現(xiàn)事故的情況相對較低，安全性能較好。常規(guī)抽油機的工作條件以及工作環(huán)境非常惡劣，其具體表現(xiàn)是：一是，在沒人看守的時候還是在運作的；二是，除了正常的修井、維護、修理的時間以外，要求抽油機要一年365天，每天工作24小時，不能停止；三是，在條件極為困難的時候，也要不停的工作，例如，在野外露天、風(fēng)霜雨雪、嚴寒酷暑等環(huán)境下；四是，抽油機的抽油桿要上下不停的轉(zhuǎn)動，每天要進行數(shù)千萬次的換向工作，伴隨換向工作的不斷加大，其換向的載荷力度不斷加大?；谶@種較為嚴酷的條件下，所以要求抽油機要有非常高的可靠性，只有這樣才能保持抽油機的工作效率[2]。

游梁式抽油機的能耗非常多，由于這種問題的出現(xiàn)，給新型抽油機又提供了新的契機。近幾年，中石化、中石油以及各大油田紛紛進行抽油機的改革。后來研發(fā)出來的新型抽油機有：皮帶抽油機、鏈條抽油機、液壓抽油機等，這些抽油機的優(yōu)點非常的多，例如，重量較輕、占地小、節(jié)能效果好、抽油沖程長、平衡效果好等。在性能可靠性方面均高于常規(guī)的游梁式抽油機。

二、無游梁式抽油機與常規(guī)抽油機的節(jié)能特點

目前，在中石油的油田以及大慶油田的采油中，有兩種無游梁式抽油機進行試用。一種是復(fù)式永磁抽油機，其工作效率高以及功率因數(shù)高，是普通電機節(jié)電的35-58%；另一種是曲拉式抽油機，這種機型結(jié)構(gòu)簡單，使用鋼材量較少，通過優(yōu)化力的傳輸進行節(jié)能，比普通抽油機節(jié)能45%以上。中石化油田中，還研發(fā)了長環(huán)形齒條抽油機，這種抽油機的核心技術(shù)是采用了軌跡鏈條換向結(jié)構(gòu)，新研發(fā)的長軌形齒條換向結(jié)構(gòu)，其重要目的是用齒條代替鏈條，充分提高了抽油機的可靠性能的同時，進一步減少了傳動鏈，使抽油機的工作效率顯著提高。

常規(guī)抽油機的轉(zhuǎn)子中有一種釹鐵硼永磁的材料，可以在一定的時間內(nèi)保持一定的磁場，因為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和定子的磁場完全同步，沒有損耗，并且轉(zhuǎn)子不需要外加電源，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率為零，所以，啟動力矩較大。其工作效率可達95%以上，啟動力矩最大可達3.6倍，即使在輕負荷時其工作功率可達0.90以上，并且不需要電容補償。常規(guī)抽油機中配有節(jié)能控制器，根據(jù)每一個抽油機的實際消耗功率的變化進行通電和斷電控制，其內(nèi)部配置的電腦可以進行自動辨識其斷電的位置。常規(guī)抽油機利用整個系統(tǒng)的勢能進行釋放，在具體發(fā)電時，不是對電壓進行調(diào)節(jié)，而是直接把電源切斷，同時，把節(jié)能的性能發(fā)揮到最大[3]。常規(guī)抽油機運行成本較低，具體的維護較為方便。據(jù)有關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，當(dāng)前，常規(guī)的抽油機以及在其基礎(chǔ)上研發(fā)出來的新型的抽油機，是游梁式節(jié)能型抽油機，每年的維修費用在2100元左右。但是，目前市場中最新產(chǎn)品，無游梁式節(jié)能型抽油機的維修非常在8000—10000元間，大小是游梁式抽油機的5倍還多，具體的維護時間各不相同，無游梁式抽油機的維護時間是游梁式抽油機的3倍，所以，對于維修的人員的素質(zhì)要求極高。

三、游梁式抽油機的降耗措施與分析

1.復(fù)合平衡降耗分析

該方案主要是針對有游梁式抽油機的尾部，使用平衡裝置實現(xiàn)其調(diào)整功能，并且與曲柄平衡形成復(fù)合平衡，如圖1所示。復(fù)合平衡狀態(tài)的形成，使減速器的峰值扭矩達到最小的狀態(tài)，從而實現(xiàn)抽油機在運轉(zhuǎn)過程中保證最佳負荷狀態(tài)，并且可以促進抽油機運行效率的提升。在游梁式抽油機的尾部設(shè)置平衡裝置以后，可以將減速器的扭矩峰值降低，降低抽油機的運行負荷。

2.游梁平衡的改造

在游梁式抽油機的尾部添加平衡裝置的同時，可以在尾部增加固定裝置，這樣可以減少曲柄的長度，從而降低扭矩負荷，使得抽油機的荷載系數(shù)降低，提高電動機的工作效率。與復(fù)合平衡改造方案相比，游梁平衡改造方案的減速器扭矩曲線波動更為平緩，峰值更低。

3.雙驢頭的改造

雙驢頭改造方案將對稱平衡與下偏平衡理論進行結(jié)合，主要是對懸點靜載荷和動載荷進行分別平衡，降低減速器的凈扭矩和負扭矩，體現(xiàn)了非常好的節(jié)能性。該方案通過改變四桿機構(gòu)的尺寸，達到降低懸點載荷的目的，如圖2所示。與上兩種方案相比，雙驢頭改造方案效果更好，減速器扭矩曲線波動更平緩。

四、改造結(jié)果

通過上述幾種改造方案可以看出，改造后的電動機功率隨著周期荷載的不斷增加而增加，因此，改造方案的實施可以達到節(jié)能的效果。由于受到實際運行環(huán)境和使用條件的限制，在進行節(jié)能方案的選擇與實施方面，要從抽油機運行的實際情況出發(fā)，選擇合適的節(jié)能改造方案，才能達到最佳的節(jié)能效果。通常情況下，雙驢頭改造方案在節(jié)能方面的效果更佳顯著，復(fù)合平衡改造方案在電機穩(wěn)定性方面較強，而游梁平衡改造方案與其他改造方案相比，造價較低，經(jīng)濟性更強。

結(jié)束語

抽油機的節(jié)能降耗性能還要看油田的內(nèi)部管理能力，油田管理者要積極對員工進行抽油機節(jié)能使用培訓(xùn)，強化職工的節(jié)能意識，同時，油田企業(yè)要積極進行技術(shù)改造，在降低抽油機成本的基礎(chǔ)上，全面提高油田的可開發(fā)效益。

參考文獻

[1]崔振華，余國安等.有桿抽油系統(tǒng).北京：石油工業(yè)出版社[M].2013，12（36）：99-102.

[2]張連山.2013年抽油機技術(shù)發(fā)展水平預(yù)測[M].石油機械，2013，21（12）：43-46.

[3]檀朝東，張士誠等.國外有桿抽泵采油技術(shù)、水平及技術(shù)指標綜述.世界石油工業(yè)，2013，3（6）：33-39.

[4]周維.游梁式抽油機節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀與展望[J].石油礦場機械，2013，16（5）：28-32