論抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

杜廣純 大慶油田裝備制造集團(tuán)抽油機(jī)公司

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論抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

杜廣純 大慶油田裝備制造集團(tuán)抽油機(jī)公司

摘 要：近些年來(lái)，隨著油氣資源在國(guó)民生產(chǎn)生活中所占比重的增加，我國(guó)油田的勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在采油廠抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)方面尤為突出。目前，我國(guó)絕大多數(shù)油田仍使用抽油機(jī)進(jìn)行采油作業(yè)，研究抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)，有效降低生產(chǎn)過(guò)程成本，能夠適應(yīng)現(xiàn)階段油價(jià)低迷的市場(chǎng)現(xiàn)狀，符合油田節(jié)能降耗的方針政策，有利于油田未來(lái)的平穩(wěn)發(fā)展，提升經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī) 節(jié)能技術(shù)研究 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)

在國(guó)際原油市場(chǎng)價(jià)格普遍低迷的背景下，各油田及相關(guān)生產(chǎn)單位要從自身角度出發(fā)，盡可能降低內(nèi)部消耗，減少原油生產(chǎn)成本，一定程度上提高油田效益，度過(guò)原油市場(chǎng)的“冰封期”。而研究抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)，提升抽油機(jī)工作效率，則是油田降低內(nèi)耗的重要方面，能夠大幅度降低原油生產(chǎn)中的能源消耗。而本文從實(shí)際出發(fā)，研究抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)的重要性及現(xiàn)狀，進(jìn)一步分析抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，在一定程度上為油田生產(chǎn)提供參考價(jià)值。

一、抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的必要性

油田原油開(kāi)采作業(yè)方式有兩種，一種是利用油藏儲(chǔ)層自身能量將原油舉升至地面，即自噴式采油，多用于高儲(chǔ)量的新開(kāi)發(fā)油藏。另一種方法是人工舉升式采油，也稱(chēng)之為機(jī)械采油，適用油藏大多處于開(kāi)發(fā)的中后期，油藏自身能量不足以使原油噴出地面，需要輔以其他能量。與中東地區(qū)的高產(chǎn)油田不同，我國(guó)的絕大多數(shù)油藏為低孔低滲油藏，油藏可采儲(chǔ)量較低且難以滿(mǎn)足自噴條件。在生產(chǎn)過(guò)程中，需要通過(guò)注水等提高采收率方式將孔隙內(nèi)剩余油驅(qū)替出來(lái)，流動(dòng)匯入井筒之中，通過(guò)抽油機(jī)或者機(jī)械泵提供能量將原油舉升到地面，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。在此過(guò)程中，抽油機(jī)消耗的電力能源極多，在原油開(kāi)采成本中電力費(fèi)用占有相當(dāng)比例。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，油田都十分看重電能節(jié)約問(wèn)題，并落實(shí)到油田的方方面面。隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步和節(jié)能減排觀念的深入，油田中超過(guò)30%的油井使用了節(jié)能降耗設(shè)備，采用節(jié)能型抽油機(jī)或者為抽油機(jī)配備節(jié)能電控裝置。這樣既保證了能源的高效合理利用，又減少了能源的浪費(fèi)，降低了原油生產(chǎn)成本，提升油田的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，有利于石油行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。我國(guó)抽油機(jī)總體數(shù)量超十萬(wàn)臺(tái)，年電耗量百億千瓦時(shí)，而抽油機(jī)平均工作效率卻低于30%，生產(chǎn)中極大程度地浪費(fèi)了電能，因此抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)的研究和推廣勢(shì)在必行。

二、抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀

目前，我國(guó)抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)主要從兩個(gè)方面入手實(shí)施，一種是直接使用新型節(jié)能型抽油機(jī)，另一種則是通過(guò)添加節(jié)能電控裝置實(shí)現(xiàn)的，下面就從這兩方面具體介紹：

（一）節(jié)能型抽油機(jī)的使用

作為實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)節(jié)能的重要設(shè)備，節(jié)能型抽油機(jī)種類(lèi)繁多，節(jié)能效率不同，例如異相曲柄抽油機(jī)、雙驢頭抽油機(jī)、漸開(kāi)線式抽油機(jī)等。異相曲柄抽油機(jī)在油田中經(jīng)常使用，屬循環(huán)式抽油機(jī)系列，在采油作業(yè)中，該抽油機(jī)利用自身不對(duì)稱(chēng)性，利用勢(shì)能效應(yīng)縮短下沖程耗時(shí)，提高井下工作效率，較常規(guī)抽油機(jī)節(jié)能6%左右，節(jié)能效果顯著。對(duì)于雙驢頭抽油機(jī)，其主要在原有游梁式抽油機(jī)的基礎(chǔ)上，根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)研究改進(jìn)而來(lái)，通過(guò)增加驢頭的方式在原抽油機(jī)優(yōu)良性能不變的前提下，減少作業(yè)中的沖次，降低電能消耗的同時(shí)，提高抽油機(jī)工作效率。而漸開(kāi)線式抽油機(jī)則綜合考慮了國(guó)內(nèi)外采油設(shè)備經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)性較強(qiáng)，其發(fā)明時(shí)間較短，屬于一種新式抽油機(jī)類(lèi)型，與傳統(tǒng)及改造型抽油機(jī)相比，漸開(kāi)線式抽油機(jī)節(jié)能效果更好，相同生產(chǎn)條件下可節(jié)能50%以上。

（二）抽油機(jī)節(jié)能電控裝置的使用

抽油機(jī)節(jié)能電控裝置實(shí)現(xiàn)節(jié)能作用的機(jī)理在于改變電源頻率實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的柔性配合或者改變電動(dòng)機(jī)負(fù)荷參數(shù)和功率。

（1）繼電接觸器的使用

在抽油機(jī)使用異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)經(jīng)常性地出現(xiàn)“大馬拉小車(chē)”的現(xiàn)象。在生產(chǎn)中，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)抽油機(jī)工作時(shí)載荷較高，慣性矩大，往往從死點(diǎn)處出發(fā)，需要電機(jī)提供的扭矩大，正常啟動(dòng)后工作扭矩相比最大扭矩又較小，由于最大扭矩決定了電機(jī)功率，造成抽油機(jī)用電機(jī)額定功率過(guò)大，而且電機(jī)選擇時(shí)也考慮到井下突發(fā)事故引起的載荷增大，為保證電機(jī)安全，選用電機(jī)裕量極大，造成了極大浪費(fèi)。而繼電接觸器通過(guò)調(diào)壓作用解決了這一顯著矛盾，其主要通過(guò)切換電子定子降壓，在抽油機(jī)啟動(dòng)時(shí)，定子繞組呈三角形，電機(jī)扭矩大；正常工作時(shí)，繼電接觸器調(diào)節(jié)定子繞組分成兩部分，呈三角形、星形混合組，電機(jī)消耗功率降低，節(jié)能效果明顯。

（2）變頻調(diào)速裝置的使用

變頻調(diào)速器的應(yīng)用主要處理油井無(wú)間歇式工作與井底產(chǎn)量變化間的矛盾。在生產(chǎn)中，地下滲流能力小于抽油機(jī)泵排量時(shí)，會(huì)出現(xiàn)抽油機(jī)空抽現(xiàn)象，該種情況下由于油井井下復(fù)雜問(wèn)題、油井開(kāi)采以及產(chǎn)量因素等，抽油機(jī)無(wú)法進(jìn)行間抽或停機(jī)作業(yè)，導(dǎo)致抽油機(jī)電能浪費(fèi)，工作效率降低。變頻調(diào)速器則能夠通過(guò)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)泵量，實(shí)現(xiàn)泵排量與油井產(chǎn)量的協(xié)調(diào)，極大程度降低泵效損失。而且變頻調(diào)速裝置成本較低，適合油田進(jìn)行大面積推廣使用。

三、抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（1）自動(dòng)化、智能化趨勢(shì)。隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，抽油機(jī)的程序化控制會(huì)逐步加強(qiáng)，利用計(jì)算機(jī)根據(jù)井下情況智能控制抽油機(jī)工況，尋求最優(yōu)化生產(chǎn)方案，最大限度節(jié)約電能。（2）適應(yīng)性趨勢(shì)。由于油田地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，各油井的形式和產(chǎn)量差異大，因此抽油機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重其適應(yīng)性，也可根據(jù)地層研發(fā)性能不同的抽油機(jī)，符合程度高則節(jié)能效果好。（3）變頻控制趨勢(shì)。與國(guó)外相比，我國(guó)的變頻控制技術(shù)差距較大，在未來(lái)的發(fā)展中變頻調(diào)速將是一大趨勢(shì)，其原理簡(jiǎn)單，適用于現(xiàn)有抽油機(jī)的升級(jí)改造，節(jié)能效果立竿見(jiàn)影。

四、結(jié)束語(yǔ)

總之，近年來(lái)我國(guó)抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)正處于飛速發(fā)展階段，抽油機(jī)的改造和研發(fā)工作成果斐然，節(jié)能電控裝置效果突出，技術(shù)的發(fā)展節(jié)約了電能的消耗，降低了開(kāi)采成本，但未能從根本上解決抽油機(jī)工況問(wèn)題。因此油田應(yīng)從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，把握抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀，預(yù)測(cè)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，抓住機(jī)遇找準(zhǔn)目標(biāo)深入研究，最終實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的高效節(jié)能目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]于昌波. 淺析抽油機(jī)新型節(jié)能技術(shù)的研究應(yīng)用[J]. 科技研究, 2014（09）.

[2]席宇, 邢曉寧, 趙晨. 抽油機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及節(jié)能技術(shù)探析[J]. 中國(guó)機(jī)械, 2014（11）.