永磁復(fù)合電動(dòng)機(jī)在游梁式抽油機(jī)上的應(yīng)用

邢　臺(tái)　蘭海濤　彭　婷（.青海油田節(jié)能監(jiān)測中心；.青海油田管道輸油處）

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永磁復(fù)合電動(dòng)機(jī)在游梁式抽油機(jī)上的應(yīng)用

邢臺(tái)1蘭海濤1彭婷2（1.青海油田節(jié)能監(jiān)測中心；2.青海油田管道輸油處）

游梁式抽油機(jī)是油田使用數(shù)量較多的一種抽油機(jī)。為了有效降低機(jī)采系統(tǒng)能耗，在青海油田公司英東油田、烏南油田的游梁式抽油機(jī)上試驗(yàn)應(yīng)用了直驅(qū)永磁復(fù)合電動(dòng)機(jī)。根據(jù)現(xiàn)場測試的分析結(jié)果，使用該型電動(dòng)機(jī)后噸液百米有功耗電平均降低0.41 kWh，功率因數(shù)平均提高了0.11，綜合節(jié)電率平均達(dá)到25.69%，節(jié)能效果顯著。

抽油機(jī)直驅(qū)永磁復(fù)合電動(dòng)機(jī)

游梁式抽油機(jī)作為往復(fù)式有桿泵最關(guān)鍵的地面設(shè)備，以其耐用、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，長期以來都是各油田首選的抽油設(shè)備，目前仍是國內(nèi)外油田大量采用的主要機(jī)型。近年來，各種新型抽油機(jī)不斷涌現(xiàn)，雖然有替代的產(chǎn)品，面對游梁式抽油機(jī)在油田已形成較大占有率，要進(jìn)行全面的替代和升級(jí)，不僅面臨經(jīng)濟(jì)上的壓力，也要受到管理使用習(xí)慣和維護(hù)維修等方面的考慮。

隨著新技術(shù)的發(fā)展和油田開發(fā)的進(jìn)一步深入，游梁式抽油機(jī)的諸多缺點(diǎn)成為制約該型持續(xù)進(jìn)步和發(fā)展的重要因素。利用國內(nèi)最新研制成功的永磁復(fù)合低速大扭矩電動(dòng)機(jī)替代皮帶和減速箱進(jìn)行游梁式抽油機(jī)直驅(qū)技術(shù)改造，成為了兼顧油田現(xiàn)狀、突破性改進(jìn)的一款新型抽油機(jī)革新技術(shù)。

1　永磁復(fù)合電動(dòng)機(jī)

永磁復(fù)合電動(dòng)機(jī)的基本原理：利用磁場調(diào)制的原理把旋轉(zhuǎn)磁場調(diào)制成低速旋轉(zhuǎn)磁場，實(shí)現(xiàn)低速大扭矩輸出，轉(zhuǎn)矩密度達(dá)到80～120 kNm/m3，其特點(diǎn)是低轉(zhuǎn)速、大扭矩，其CZXB560-510-8型電動(dòng)機(jī)，額定功率為23 kW，調(diào)速范圍1～6 r/min，額定輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到37 000 Nm。此外作為永磁電動(dòng)機(jī)，額定效率超過90%，25%以上負(fù)載轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)平均效率達(dá)到85%；額定功率因數(shù)超過0.95，25%以上負(fù)載轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)平均功率因數(shù)達(dá)到0.90以上。此外還有低噪聲、低溫升、免維護(hù)及自保護(hù)突出功能特點(diǎn)。

2　改造原理

由于該型電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，其體積不超過同轉(zhuǎn)矩規(guī)格的抽油機(jī)減速箱，可以直接在傳統(tǒng)的游梁式抽油機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。電動(dòng)機(jī)的雙向輸出軸和安裝底座尺寸全部按照37 Nm減速箱的輸出軸尺寸和底座尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。將抽油機(jī)原有的電動(dòng)機(jī)皮帶機(jī)減速箱全部去掉，將該型電動(dòng)機(jī)安裝在減速箱底座之上，將電動(dòng)機(jī)輸出軸直接連接到四連桿的曲柄之上。該型電動(dòng)機(jī)利用變頻調(diào)速，根據(jù)該機(jī)改造之前的沖速，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到匹配沖速。

3　改造效果

青海油田結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，在油田兩個(gè)區(qū)塊的4口10型游梁式抽油機(jī)上實(shí)施了改造試驗(yàn)。改造前后4口油井產(chǎn)液量和含水基本穩(wěn)定，未進(jìn)行檢泵作業(yè)。理論上抽油機(jī)常規(guī)皮帶傳動(dòng)效率為94%，減速箱傳動(dòng)效率為90%［1］，通過電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)效率可以提高15.4%。假設(shè)節(jié)電量呈線性變化，理論節(jié)電量可以超過15%。實(shí)測改造前后數(shù)據(jù)見表1、表2。

目前，該技術(shù)已在青海油田兩個(gè)區(qū)塊的4口低產(chǎn)井上獲得成功應(yīng)用。青海油田總機(jī)械廠已與該技術(shù)單位合作，生產(chǎn)該類抽油機(jī)，直驅(qū)抽油機(jī)在高產(chǎn)井上的使用效果和節(jié)能效果有待于進(jìn)一步試驗(yàn)評價(jià)。

表1　安裝永磁復(fù)合電動(dòng)機(jī)前后工況對比

表2　安裝永磁復(fù)合電動(dòng)機(jī)后節(jié)電效果

4　經(jīng)濟(jì)效益

通過在油田2個(gè)區(qū)塊的4口機(jī)采井的使用效果分析，平均綜合節(jié)電達(dá)到25%以上。4口井平均有功日節(jié)電為31.4 kWh。年節(jié)電約為9700 kWh。按青海油田目前電費(fèi)計(jì)價(jià)，年可節(jié)約電費(fèi)9500元，此外還可以節(jié)約更換皮帶和潤滑油費(fèi)用及減速箱的維護(hù)費(fèi)用。

5　結(jié)論

1）游梁抽油機(jī)采用永磁復(fù)合電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)后，取代了機(jī)械減速齒輪箱、皮帶傳動(dòng)及電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，提高了傳動(dòng)效率、節(jié)約了更換皮帶等維護(hù)成本及由此造成的停產(chǎn)損失，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2）經(jīng)現(xiàn)場使用及測試結(jié)果得出永磁復(fù)合電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、效率高、對于低產(chǎn)井節(jié)能效果較為顯著。

3）目前該電動(dòng)機(jī)價(jià)格較高，投入產(chǎn)出比較小，投資回收期較長。

4）目前該電動(dòng)機(jī)配套的抽油機(jī)，還未配備駐車剎車，使用安全性還有待提高。

5）由于該型抽油機(jī)在油田的應(yīng)用還處在起步階段，未經(jīng)過長期的應(yīng)用，對于可靠性和耐久性還需進(jìn)一步應(yīng)用驗(yàn)證。

［1］陳憲侃，葉利平，谷玉洪，等.抽油機(jī)采油技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2004：3-4.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.11.015

2015-07-22）

邢臺(tái)，高級(jí)工程師，1987年畢業(yè)于華東石油學(xué)院（礦機(jī)專業(yè)），從事油田節(jié)能監(jiān)測及節(jié)能技術(shù)研究管理工作，E-mail：xtqh@PetroChina.com.cn，地址：甘肅敦煌七里鎮(zhèn)鉆采工藝研究院，736202。