油田抽油機節(jié)能器的設(shè)計思路

夏永平

摘要：在石油開采中，電費支出占生產(chǎn)的成本的大部分。因此，抽油機的節(jié)能降耗顯得更為重要，油田抽油機節(jié)能器的設(shè)計在很大程度上為油田的采油提供了方便，達到了節(jié)能降耗、低碳環(huán)保、維護簡單、性價比高等要求，解決了在油田采油過程中采油機空抽、低效等問題，對降低采油機機械磨損、延長采油機械設(shè)備的使用壽命有重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：抽油機;節(jié)能器;設(shè)計思路

前言：抽油機作為油田企業(yè)主要的生產(chǎn)設(shè)備，占企業(yè)用電量的比重相對較大，在國家日漸提倡重視節(jié)能環(huán)保的新時代下，通過對抽油機設(shè)備進行節(jié)能器設(shè)計改造達到降低用電消耗的效果，不僅能為企業(yè)創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益，更能實現(xiàn)良好的社會效益，本文就抽油機節(jié)能器的設(shè)計思路進行簡要探討。

1.抽油機的節(jié)能控制方式

抽油機的節(jié)能控制主要分為幾個方面，由于梁式抽油機的運行狀況不是恒轉(zhuǎn)速狀態(tài)，其在運行過程中的狀態(tài)在上沖程時，電動機處于耗能狀態(tài);而在下沖程時，電動機則處于發(fā)電狀態(tài);在使用變頻器時，為了使變頻器能夠正常持續(xù)運行，就需要將電動機發(fā)出來的電能開釋掉;一種方式是外加制動單元和制動電阻，把電能消耗在電阻上;另一種方式是采用回饋制動方式，將電能回饋到原電網(wǎng)，而回饋制動方式，是油田實現(xiàn)節(jié)能最大化的方式。

2.抽油機的最佳節(jié)能工作模式

在中低粘度原油，高含水量的開采油井條件下，抽油機的最佳工作方式為“慢上快下”、“慢上”有利于提升抽油泵的布滿程度，有利于提升每一沖次的排液量，同時“慢上”能有效減小懸點的附加動載荷，從而減小沖程損失，改善采油設(shè)備的工作條件，延長設(shè)備的使用壽命。“快下”有利于抽油泵固定閥的及時封閉，提升泵效，節(jié)省時間，提高單位時間的采油量;對于高產(chǎn)井、高含水井，可通過頻率上調(diào)來適當(dāng)增加沖次，以實現(xiàn)“快上快下”增加產(chǎn)液量;對于低產(chǎn)井，提高沖次能使排液量不增反降，降低沖次的條件下則排液量反而增加20-30%左右，能很好的降低電能消耗;在不同的工況條件下，選取最恰當(dāng)?shù)倪\行參數(shù)，確保油井的供采關(guān)系平衡，達到增產(chǎn)節(jié)能的目的。

3.抽油機節(jié)能器的硬件設(shè)計思路

抽油機節(jié)能器是以單片機為核心的測控設(shè)備，硬件系統(tǒng)由溫度測量、油位測量、單片機控制、油位顯示、抽油機驅(qū)動控制以及數(shù)據(jù)存儲六大模塊組成，各大模塊通過電子線路控制固態(tài)繼電器進行斬波調(diào)壓，實現(xiàn)參數(shù)測量、油位計算、實時數(shù)據(jù)存儲和抽油機控制，控制固態(tài)繼電器滿載完全導(dǎo)通時是全壓運行，單片機控制模塊接收采集的數(shù)據(jù)參數(shù)，并對數(shù)據(jù)進行具體計算，對抽油機進行實時控制，是整個系統(tǒng)的核心;為降低和避免因環(huán)境溫度而帶來的測量偏差，首先檢測環(huán)境溫度，再通過計算來消除偏差;油位數(shù)據(jù)的存儲用于分析本油井和所在區(qū)塊的油位變化情況，為油井堵水、調(diào)剖選井提供決策依據(jù);電流和電壓傳感器把測得的電流值和電壓值信號放大發(fā)出脈沖送給信號調(diào)理模塊，信號調(diào)理模塊對脈沖進行整形、濾波，最后送到電子控制器參與控制。

4.抽油機節(jié)能器的軟件設(shè)計思路

油田抽油機節(jié)能器的系統(tǒng)軟件是專用的應(yīng)用程序，將信號控制在抽油機節(jié)能器的系統(tǒng)硬件中，配合硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用，軟件系統(tǒng)的設(shè)計需要涵蓋并完成發(fā)射脈沖信號、溫度測試、輸出顯示及抽油機的工作狀態(tài)的控制，采用單精度形式的油位數(shù)據(jù)存儲，信號處理根據(jù)傳感器安裝的位置就確定油位高低，由于油位形成的過程緩慢，為更好的提高抽油機的精準度，采集數(shù)據(jù)要求一分鐘左右存儲一次，各種數(shù)據(jù)的收集與分析為節(jié)能器的控制提供依據(jù)，實現(xiàn)抽油機的軟起動、軟停車和調(diào)速運行等過程控制。

5.PMD變頻器在抽油機中的運用

由于井下儲油量的變化不定，在測量不能滿足抽油機滿負荷運行的情況下，可以通過采用變頻器降低抽油機的沖飲，根據(jù)不同油井油量的多少來設(shè)定速度，既可以減少向井下注水的方式，又能滿足油井持續(xù)不斷的抽油，減少因頻繁注水和抽油機不能滿負荷運行而多余消耗的電能，同時還能延長抽油機、油管、油桿的使用壽命，具有較強的經(jīng)濟效益;PMD變頻器啟動電流小、速度平穩(wěn)、對電網(wǎng)沖擊小，能夠據(jù)油井的液位、壓力確定抽油機的沖次、速度和產(chǎn)液量，實現(xiàn)上下沖次速度任意調(diào)節(jié)和閉環(huán)控制運行，能有效降低能耗;且可配置無線通訊模塊，用于無縫對接油田數(shù)字化系統(tǒng)，全自動設(shè)計，可任意控制抽油速度，適用不同地域、不同結(jié)構(gòu)的油井。

6.做好抽油設(shè)備的維護管理

隨著油田開采生產(chǎn)規(guī)模的逐漸擴大，尤其要做好抽油機等相關(guān)設(shè)備的日常維護保養(yǎng)，通過建立健全相關(guān)的保養(yǎng)機制，一要定期檢查設(shè)備功能狀態(tài)是否良好，設(shè)備操作人員的安全教育和安全措施落實情況;二要檢查管理人員履行職責(zé)的情況;三要檢查作業(yè)人員是否按技術(shù)標準和操作規(guī)程進行設(shè)備操作;四要檢查設(shè)備的安全質(zhì)量管理，到期的、已損壞的和定期試用中檢查不合格的設(shè)備一律要強制報廢并破壞至不能使用，落實設(shè)備的檢修管理標準化制度，對使用設(shè)備需要的維修、驗收記錄做出具體詳細的規(guī)定，做到有據(jù)可查，責(zé)任落實，為抽油設(shè)備的正常運行創(chuàng)造有利前提。

結(jié)束語：

通過結(jié)合油田企業(yè)自身生產(chǎn)實際出發(fā)，通過技術(shù)手段對抽油機進行節(jié)能器設(shè)計改造，在保持原有生產(chǎn)規(guī)模的情況下，設(shè)計改造后的抽油機設(shè)備達到節(jié)約電能消耗、減少資源浪費、降低工人勞動量及設(shè)備的維護成本需求，更好的實現(xiàn)油田企業(yè)的經(jīng)濟運行和節(jié)能增效的目標。

參考文獻：

[1] 劉海成，趙勇 抽油機系統(tǒng)效率分析儀系統(tǒng)的設(shè)計《黑龍江工程學(xué)院學(xué)報》2018，32（3）TP23 47-50頁

[2]金璇 新型節(jié)能抽油機的發(fā)展趨勢《科學(xué)管理》2018，25（5）224頁

[3] 高嵩 油田常用節(jié)能抽油機應(yīng)用分析《設(shè)備管理與維修》2018年 第10期 190-192頁