抽油機(jī)采油系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)分析

陳楷文

摘要：石油資源的分布條件復(fù)雜，這種分布的復(fù)雜性使得在石油資源的開(kāi)發(fā)過(guò)程中往往需要借助于先進(jìn)的采油工藝與設(shè)備。在當(dāng)前采油過(guò)程中，抽油機(jī)已經(jīng)成為不可或缺的設(shè)備，雖然其應(yīng)用為采油提供了便捷性，但是，采油時(shí)抽油機(jī)的運(yùn)行也存在高能耗的情況，如果采油以能源消耗為代價(jià)，這是不符合行業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢(shì)的。因此，在當(dāng)前的發(fā)展背景下，抽油機(jī)采油系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用極為關(guān)鍵，通過(guò)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效降低抽油機(jī)運(yùn)行時(shí)的能耗，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī);采油系統(tǒng);節(jié)能技術(shù)

近年來(lái)，為緩解石油資源的供需矛盾，各個(gè)油田企業(yè)都擴(kuò)大了其生產(chǎn)規(guī)模，應(yīng)用了先進(jìn)的采油工藝，以提高采油效率與產(chǎn)量，滿(mǎn)足石油資源的使用需求。原油開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，抽油機(jī)是其中的關(guān)鍵設(shè)備，采油系統(tǒng)作為該種設(shè)備中的核心構(gòu)成，其在運(yùn)行時(shí)存在著巨大的能源消耗，不利于采油環(huán)節(jié)的經(jīng)濟(jì)效益實(shí)現(xiàn)，無(wú)法滿(mǎn)足可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)?；诖?，本文分析了抽油機(jī)采油系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)，對(duì)于促進(jìn)油田的可持續(xù)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)價(jià)值。

1.抽油機(jī)采油系統(tǒng)的消耗損失分析

抽油機(jī)在采油過(guò)程中的作用不可替代，其運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了電能向動(dòng)能勢(shì)能的轉(zhuǎn)換，在具體的采油過(guò)程中，抽油機(jī)是其中的一種重要設(shè)備，雖然其為采油提供了便捷，但是，能量轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)倪^(guò)程中，存在著較大的能耗，主要體現(xiàn)在：

1.1電動(dòng)機(jī)

根據(jù)有關(guān)研究，在抽油機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的輸出功率只有達(dá)到了額定功率的60%～100%時(shí)，其工作效率才能夠達(dá)到額定效率的85%，而其余的15%就是其運(yùn)行時(shí)存在的能量損耗與消耗。抽油機(jī)在運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷變化非常大，輸出功率常常存在著較大的變化，當(dāng)其輸出功率極其不穩(wěn)定時(shí)，抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)損耗功率也就相對(duì)較大。

1.2傳送帶

傳送帶在運(yùn)行時(shí)，同樣存在著傳動(dòng)損失，這部分損失主要來(lái)自彎曲損失與彈性滑動(dòng)損失。根據(jù)傳送帶傳動(dòng)損失的類(lèi)型，如果以與載荷有關(guān)與無(wú)關(guān)劃分，主要包含了兩種。從我國(guó)各個(gè)油田企業(yè)的采油工藝發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，稠油的開(kāi)發(fā)比例逐年增大，但是，在這一趨勢(shì)下，皮帶輪的包角卻日益減小，當(dāng)接近打滑極限時(shí)，也就會(huì)造成一定的滑動(dòng)損失。

1.3減速箱

抽油機(jī)運(yùn)行時(shí)，減速箱損失不可避免，這部分損失往往是由軸承與齒輪直接誘發(fā)的。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，齒輪的傳動(dòng)功率損失往往僅占到了總體損失的2%～3%。從抽油機(jī)的總體結(jié)構(gòu)來(lái)看，減速箱中包含了三對(duì)齒輪，損失相對(duì)較大，如果在抽油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，變速箱的齒輪潤(rùn)滑效果較差，其功率損失將更大。

1.4換向器

在換向器中，四連桿機(jī)構(gòu)是其中的重要組成，在運(yùn)行過(guò)程中同樣伴隨著一定的損失，比如，軸承摩擦損失、鋼絲變形損失等，兩種功率損失分別占總損失的3%、4%～5%。

1.5盤(pán)根盒

抽油機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，盤(pán)根盒同樣會(huì)存在一定的損失，尤其是光桿與盤(pán)感之間存在一定的摩擦力，此摩擦力會(huì)造成一定的功率損失，雖然這部分功率損失的占比相對(duì)較小，但是，一旦在抽油機(jī)使用時(shí)光桿與盤(pán)根的安裝不合適，其功率損失將是非常大的。

1.6抽油桿

抽油機(jī)運(yùn)行時(shí)，抽油桿處于往復(fù)循環(huán)狀態(tài)下，而此運(yùn)動(dòng)過(guò)程水的抽油桿與油管之間存在著較大的摩擦力，同樣會(huì)誘發(fā)一定的能量損耗，如果采油時(shí)的原油粘度相對(duì)較高，抽油桿的摩擦力將會(huì)進(jìn)一步增大，造成的能量、功率損耗更大。

2.抽油機(jī)采油系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

2.1抽油機(jī)節(jié)能

2.1.1雙頭驢游梁抽油機(jī)

雙頭驢游梁抽油機(jī)具有較好的節(jié)能性，其包含了兩種樣式：（1）前置型雙驢頭抽油機(jī)，這一類(lèi)抽油機(jī)應(yīng)用上，可以有效降低扭矩波動(dòng)，對(duì)于緩解由于平衡問(wèn)題所造成的抽油機(jī)過(guò)度損耗極為有效，工作原理是變矩技術(shù)的應(yīng)用，在傳統(tǒng)抽油機(jī)中應(yīng)用變矩技術(shù)，使得懸掛平衡重與偏置平衡重能夠起到共同作用，有效避免了傳統(tǒng)游梁抽油機(jī)的平衡問(wèn)題，具有更好的節(jié)能效益。（2）異形雙驢頭抽油機(jī)，其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是在游梁的后壁上方安裝第二個(gè)驢頭，將傳統(tǒng)的連桿用驅(qū)動(dòng)繩來(lái)替代，這種設(shè)計(jì)方式下，游梁與連桿的連接更為靈活，在抽油機(jī)運(yùn)行時(shí)，曲柄轉(zhuǎn)角能夠驅(qū)使游梁后臂的長(zhǎng)度加以調(diào)整，進(jìn)而將曲柄凈扭矩降至最小。

2.1.2調(diào)徑變矩形抽油機(jī)

傳統(tǒng)游梁抽油機(jī)的游梁多以直梁為主，在運(yùn)行時(shí)存在較大的能源消耗，而調(diào)徑變矩形抽油機(jī)的游梁為彎游梁設(shè)計(jì)，其運(yùn)行時(shí)可以使得曲柄平衡轉(zhuǎn)變?yōu)橛瘟浩胶猓M成彎游梁吊臂的截面形成了一種漸變截面，這種截面形式使得風(fēng)的阻力明顯降低。此外，吊臂下端的平衡中可以進(jìn)行下置幅度的調(diào)整，達(dá)到良好的平衡效果，節(jié)約能耗。

2.1.3異相曲柄型抽油機(jī)

異相曲柄型抽油機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，游梁后壁長(zhǎng)度明顯縮短，這種設(shè)計(jì)方式下，減速箱的位置逐步向后移，軸承中心與曲柄中心的水平距離、游梁后壁長(zhǎng)度差也就成為了曲柄的半徑值，在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，游梁與曲柄同處于水平位置，偏置角就是曲柄與平衡兩者中心線的夾角，其節(jié)能原理是將曲柄凈扭矩的波動(dòng)、電動(dòng)機(jī)的電流波動(dòng)加以減小，提升其運(yùn)行效率。

2.2節(jié)能電動(dòng)機(jī)

傳統(tǒng)的游梁抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)，其性能在很多時(shí)候是與抽油機(jī)的性能不匹配的，在這種情況下，設(shè)備的工作效率低下，在運(yùn)行時(shí)的能源消耗較大。因此，如果要提高抽油機(jī)采油系統(tǒng)的節(jié)能效益，必須要保障電動(dòng)機(jī)的性能與抽油機(jī)的負(fù)荷相匹配，以達(dá)到節(jié)能目的。以雙定子電動(dòng)機(jī)為例，這種電動(dòng)機(jī)內(nèi)部存在雙定子，在抽油機(jī)運(yùn)行時(shí)，在初期的運(yùn)轉(zhuǎn)階段，起動(dòng)力矩非常大，兩部分的定子將會(huì)被串入電動(dòng)機(jī)中，這種情況下，電動(dòng)機(jī)的輸出力矩大大增加。當(dāng)抽油機(jī)處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下時(shí)，能源消耗也將相對(duì)變小，雖然其節(jié)能消耗明顯，但是其總體的成本較高，在未來(lái)還需要進(jìn)一步加以改進(jìn)。

2.3抽油機(jī)設(shè)備的維保

為了能夠全面地提升抽油機(jī)設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量水平，就應(yīng)該采取有效的維護(hù)與保養(yǎng)措施，加大力度進(jìn)行巡查和檢測(cè)，掌握其可能存在的安全隱患和問(wèn)題，防止在運(yùn)行中出現(xiàn)嚴(yán)重的事故問(wèn)題。盡量減少抽油機(jī)的停機(jī)次數(shù)，全面提升設(shè)備的利用率。在抽油機(jī)設(shè)備的日常保養(yǎng)過(guò)程中，應(yīng)該進(jìn)行各個(gè)螺栓的檢測(cè)，保證其穩(wěn)定性合格、松緊度適中，然后檢測(cè)機(jī)油液位，并且要對(duì)需要潤(rùn)滑位置適當(dāng)注入一定量的潤(rùn)滑油。檢查確定減速箱是否存在漏油的問(wèn)題，如果發(fā)現(xiàn)存在，應(yīng)該及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。還應(yīng)該進(jìn)行盤(pán)根松緊度的檢測(cè)，防止由于該部分的漏失而出現(xiàn)油液無(wú)法正常輸送的情況。建立更具科學(xué)性的維護(hù)與保養(yǎng)管理制度，明確具體的維護(hù)保養(yǎng)周期，進(jìn)行必要的設(shè)備維修管理，從而可以保證設(shè)備的運(yùn)行效率和質(zhì)量滿(mǎn)足要求，盡量延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，也能夠給油田企業(yè)產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益。

3.結(jié)束語(yǔ)

抽油機(jī)作為采油過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備，其在運(yùn)行的過(guò)程中常常存在著較大的能量損耗，如果要保持抽油機(jī)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，降低其運(yùn)行時(shí)的功率損失與能源消耗，就必須加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)節(jié)能改造來(lái)提高抽油機(jī)的節(jié)能性。

參考文獻(xiàn)

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