抽油機節(jié)能技術淺析

霍焱

摘 要? 抽油機，是開采石油的一種機器設備，俗稱“磕頭機”。抽油機已成為國內外油田主要的采油設備，但隨著設備長時間運行，設備存在老化的情況，導致抽油機能耗大、電能利用率低、后期維護費用高。根據(jù)抽油機運行的技術原理，通過加裝智能化的傳感器，對抽油機的運行參數(shù)進行實時采集和分析，以便對潛在故障提前預判和處理，從而實現(xiàn)抽油機的能耗分析和節(jié)能改進。

關鍵詞? 抽油機;節(jié)能;變頻控制;間抽控制

1引言

作為全國的大型油氣田之一，大慶油田的抽油機數(shù)量非常龐大，其中抽油機占總機采井的數(shù)量約為83%，抽油機井的耗電量每年約合500億度電。受能量轉換、工況環(huán)境、地質環(huán)境等因素，抽油機的系統(tǒng)運行效率較低，在機械傳遞過程中會產(chǎn)生很大的能量損失。通過技術手段，如可將抽油機系統(tǒng)運行效率提高6%到12%，即可以節(jié)約大量的用電成本，同時還可緩解供電緊張的情況，具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。

2抽油機系統(tǒng)能量損失原因

2.1能量損失因素

抽油機系統(tǒng)運行的是原理是電機的電能轉換為機械能，受相關因素影響，機械能在傳遞過程中發(fā)生損耗，能量逐漸降低，具體造成損失的考慮為以下六個方面：一是電機運轉造成的能量損失，主要是機械損失和熱損失;二是皮帶傳動部件運轉過程中產(chǎn)生的能力損失，主要是摩擦損失，也就是皮帶損失;三是減速箱內部器件運轉，由于摩擦而造成的能量損失，簡稱減速箱能量損失;四是連桿裝置部件在運轉過程中，產(chǎn)生的能量損失，主要是由軸承摩擦、鋼絲繩變形造成的，統(tǒng)稱為四連桿能量損失;五是指抽油桿在運行時，由于磨損、震動等原因，造成的能量損失，可以理解為抽油桿能量損失;六是抽油泵工作中，由于內部器件老化故障等原因，產(chǎn)生的能量損失，也稱為抽油泵機械能量損失。

2.2泵下動液面因素

大慶油田開采多年，油層性質導致地層滲流能力變差，低產(chǎn)井的數(shù)量逐漸增多。通常情況下，抽油機是按照單井的最大化抽取量來設計的，因此在動液面不足，仍然采取正常的最大抽取量來運行，勢必出現(xiàn)“大馬拉小車”的情況，形成很低的泵效，這樣會造成大量的電能浪費。

3抽油機節(jié)能控制技術

3.1采用變頻節(jié)能控制裝置

在抽油機設備的供電端，安裝變頻控制裝置，是一種常見的節(jié)能技術手段，具有技術投入低、使用方便的特點，也因此得到了普遍應用。根據(jù)電機交變工作的特點，節(jié)能控制器利用內嵌的程序驅動電機工作，將采集到的參數(shù)進行運算和處理后，自動調整抽油機運行狀態(tài)，改變光桿的運動頻次，實現(xiàn)上、下沖程的平穩(wěn)轉換。變頻控制器內置放電反饋電路，具有電容補償功能，可節(jié)約一部分電能消耗。同時，變頻控制器可根據(jù)動液面情況，由固定運行調整為自適應的可變運行姿態(tài)，提高泵充滿系數(shù)及排量系數(shù)，動態(tài)調節(jié)驢頭的沖程次數(shù)和上、下沖程的速度，起到節(jié)電的效果。隨著機電一體化、電子信息技術的不斷發(fā)展，變頻節(jié)能控制器的性能將進一步擴展提升，節(jié)能效果也會越來越好，在抽油機節(jié)能裝置改造上將會得到大力推廣。

3.2采用智能間抽控制系統(tǒng)

智能間抽控制系統(tǒng)主要包括三種設備，一是監(jiān)測驢頭運行狀態(tài)的角位移傳感器，二是監(jiān)測光桿受力的載荷傳感器，三是用于控制抽油機間歇抽油的RTU數(shù)據(jù)采集與控制箱。井場抽油機智能間抽設備，安裝示意圖見圖1。

間抽RTU控制箱包括示功圖和動液面采集機構和間抽智能控制機構。通過載荷位移傳感器，監(jiān)測游梁的轉動角度和驢頭的運行狀態(tài)，判斷光桿運行的上下死點。通過載荷、角位移位移傳感器和動液面?zhèn)鞲衅鞑杉竟D和液面深度，并將采集數(shù)據(jù)傳輸至間抽RTU控制箱，與間抽RTU控制箱內存儲器內存儲的泵深數(shù)據(jù)相比較，當液面在正常范圍內，抽油機正常啟動連續(xù)采油，當動液面嚴重不足時，控制抽油機停止在安全位置;隨著井下情況的變化，在一定的周期內，井下液面恢復到一定的高度時，間抽RTU控制器再次啟動抽油機，有效避免了“空抽”情況，達到節(jié)能降耗的目的。

4結語

抽油機的運行效率，涉及能量轉換、能量損失、工作環(huán)境、地質情況等諸多復雜因素，只有通過對設備運行參數(shù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的綜合分析，方能找到制約提升系統(tǒng)運轉效率的要因，制定優(yōu)化方案，本文僅淺談了通過采用變頻節(jié)能控制裝置和智能間抽控制系統(tǒng)兩種技術手段，實現(xiàn)提升系統(tǒng)運行效率，相信未來隨著采油技術、機械技術、電子技術的成熟融合，會有更有效、更便捷的技術，來解決對抽油機的節(jié)能消耗問題。

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