抽油機井節點控制與能耗影響關系研究

李陽（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

抽油機井節點控制與能耗影響關系研究

李陽（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

抽油機井口盤根和皮帶是傳輸動力的重要環節，其松緊度直接影響系統效率和耗電量。盤根過松會導致井口漏油，盤根過緊引起電流上升，耗電量增加；皮帶過松導致發生丟轉，傳輸效率降低，而過緊導致皮帶和電動機軸承磨損加速，耗電量也上升。因此，研究盤根和皮帶能耗最低點的操作標準，合理調整皮帶和盤根松緊度既可以降低抽油機耗電量，又提高了抽油機的系統效率。

皮帶 盤根 系統效率 松緊度 能耗

2010年大慶油田第六采油廠全年總耗電量約11.5×108kWh，其中機采系統耗電占廠總能耗的1/3左右。因此提高抽油機系統效率，降低能耗是目前油田研究的重要課題。

研究表明，影響有桿抽油系統效率的因素較多，不僅受到抽油設備和抽汲參數的影響，而且還受到油井管理水平的影響。為了進一步提高和優化抽油機系統效率，先后進行了“抽油機井皮帶、盤根松緊度與能耗關系試驗研究”，總結出不同類型皮帶、盤根松緊度與能耗變化規律，找到最合理的松緊度調整實施界限，便于指導現場實際操作，降低抽油機井能耗，達到節能降耗的目的[1]。

1 現場實際操作存在問題

抽油機井口盤根和皮帶是傳輸動力的重要環節，其松緊度直接影響系統效率和耗電量。盤根過松會導致井口漏油，盤根過緊引起電流上升，耗電量增加；皮帶過松導致發生丟轉，傳輸效率降低，而過緊導致皮帶和電動機軸承磨損加速，耗電量也上升。

在各礦的日常管理中，現場工人在保證抽油機正常運行的過程中，缺少節電意識，所以在調整盤根、皮帶松緊做法上存在以上問題：

1）在日常管理中調整盤根松緊度，以光桿不發熱、不帶油為易。但現場大多數操作人員為了能夠確保光桿光潔不帶油，所以在緊盤根時自然要緊些，但是這樣就加劇了盤根和光桿之間的磨損，增加了抽油機的耗電量。

2）對于皮帶松緊調整，大部分現場工人上翻皮帶后松手能恢復原狀，或手按皮帶彎曲在2指左右，啟動不打滑為準。但由于皮帶長短、寬窄以及人的經驗不同，導致皮帶松緊不一，耗電增多。

2 盤根松緊度與能耗的關系現場試驗

2.1 試驗測試方案與測試結果

現場選取抽油機泵況正常、盤根完好的抽油機井進行現場試驗。并充分考慮了對各種盤根組合（O型、皮帶、組合盤根等），光桿光潔度等因素的影響。分別對現場4口井進行了現場試驗。

為了直觀的研究和分析盤根松緊度對能耗影響的變化規律。分別對其中2口井進行測試，以盤根較松處起點，在擰緊的過程中每隔1圈為一個測試點，選取6個點進行測量，測得能耗變化曲線如圖1。

為了更加精確的認知盤根松緊度與耗電量的關系，找到最佳節能操作合理區。在第一油礦6-F290（O型）加大了測試點的密度，并采用扭矩扳手為輔助測量工具，進行量化測量。以抽油機盤根最松狀態（盤根發出輕微刺刺聲響，但是不跑油，盤根盒扭矩為0N·s）為起點，逐漸擰緊盤根，在盤根最松擰到最緊（光桿發燙，用手轉不動盤根）過程中，每轉相同圈數為一個測試點，記錄這些點的有功功率（每點測試時間不得小于10 min）。經現場實際測量，測得能耗變化曲線如圖2。

2.2 實驗結果分析

通過所測量的數據得出，抽油機能耗變化趨勢見圖2，在距離最松點1.5圈處到最緊點平均有功功率下降0.79k W，平均日節電18.96k W h。盤根由松到緊的過程中，由于盤根與光桿之間摩擦阻力增大，使得抽油機懸點載荷上升，表現為有功功率增加、系統效率下降。

結合試驗數據和現場情況，確定盤根能耗最低點的操作標準是比最松狀態擰緊30~50N·m（1~1.5圈）左右，此時井口不漏油，便于日常管理，抽油機光桿輕微掛點油星，盤根的潤滑性最佳，即能延長了盤根的使用壽命，又降低了耗電量。經調整該井有功功率下降0.42k W，系統效率提高0.81個百分點。

3 皮帶松緊度與能耗的關系現場試驗

3.1 實驗測試方案及數據

在現場選取泵況、功圖正常的1口井（該抽油機皮帶為D 6350型號）作為試驗井，并采用抽油機緊帶裝置對該井進行皮帶調整試驗。以抽油機井電動機皮帶最松狀態（不打滑、皮帶抽打狀態）為起點，逐漸上緊皮帶，每隔4 mm確定一個測試點。根據數據變化分析皮帶松緊度對抽油機能耗影響。測得能耗變化曲線如圖3，系統效率變化如圖4。

3.2 實驗結果分析

通過對試驗數據的分析，皮帶傳動效率增加，但滑動摩擦損失增加，由于二者的共同存在，表現為從最松到最緊，有功功率先下降到最低后逐步上升。經分析皮帶過松導致發生丟轉，傳動效率降低。此時電動機軸承受力不均導致電動機起初能耗高。而隨著電動機的移動，在皮帶由最松點逐步調至8mm點處的過程中，皮帶與電動機咬合的越加的緊密，皮帶的傳動效率最佳，其電動機軸承受力點均勻，也使得能耗隨之降低。而隨著電動機的移動，使得過緊的皮帶與電動機軸承的摩擦磨損加速，耗電量也隨著上升[2]。

在皮帶最松點，能耗并不是最小的，適當的上緊皮帶，再距離電動機最松（圖3中粗點）點7~8 mm處，有功功率最低，系統效率最高。實際點距離合理點8mm處平均有功功率下降0.16k W，系統效率提高0.81個百分點，平均日節電3.84 k W h。

經過現場統計所有的抽油機的皮帶在運行一段時間后都存在過松的現象，抽油機緊帶裝置的安裝，更好的解決了這一問題，并方便在日常管理中確定最佳電動機位置，解決電動機不易移動、更換皮帶工作量大、不便于生產管理等現場實際問題，從而達到節電的目的。

4 制定抽油機井盤根、皮帶松緊度合理實施界限

4.1 確定抽油機井盤根松緊度實施界限

從節能角度出發，盤根調整到不漏油最松狀態下最節能，但從環保和管理角度，最松狀態下抽油機運轉過程中由于盤根損耗，短時間內會出現漏油情況，不利于環保，而且不易管理，過多增加現場工人勞動。

通過以上試驗結果，我們制定出抽油機井盤根松緊度實施界限：

1）盤根盒應不刺不漏，光桿不發熱。

2）盤根調整至不漏油最松狀態下緊30~50N·m（1~1.5圈）左右，此時抽油機理論上應達到最佳節電和管理效果。

4.2 確定抽油機井皮帶松緊度實施界限

由于在實際操作時不易測量標準中規定的施加壓力，所以可簡便采用電動機移動距離作為實施界限，制定6350型皮帶松緊度實施界限。其余型號皮帶有待以后進一步的分析確定。

1）電動機皮帶輪與減速箱皮帶輪四點成一線。

2）在安裝抽油機緊帶裝置的前提下，以抽油機井皮帶不打滑為最松點，調整電動機移動距離，使皮帶適當繃緊，根據井的實際情況，6350型皮帶，調整電動機距離皮帶最松點7~8mm。

3）伴隨抽油機井的運行，皮帶也隨之變形拉伸，建議現場管理人員進行動態跟蹤。

5 經濟效益分析

5.1節電效益

根據盤根松緊度與6350型皮帶松緊度現場試驗結果分析，對井7-201井進行現場試驗。從盤根現場實際點到實施界限最佳點，有功功率下降0.71 k W，6350型皮帶從實際點到最佳實施點，有功功率下降0.16k W。7-201有功功率下降0.87k W，系統效率上升4.73個百分點。單井日節電20.4 k W h，每度電按照0.54元計算，單井日節約電費11.016元。如果百口抽油機按照這以上試驗結果進行調節，年可節約電費30×104元

5.2 管理效益

調整盤根、皮帶松緊度，不但可以降低抽油機井能耗、提高抽油機井系統效率，而且可以起到降低盤根、皮帶磨損量，延長其更換時間的目的，從而節約生產成本，減少現場工人的管理強度。

6 結論

1）現場試驗表明，在盤根由最松逐漸調至最緊的過程中，有功功率增大、電流上升、系統效率下降。

2）在皮帶由最松逐漸調至最緊的過程中，有功功率先下降到最低后逐步上升、系統效率先上升到最高后逐步下降。說明在皮帶最松點有功功率并不是最小的，適當上緊皮帶，有功功率最低，系統效率最高。

3）調整盤根松緊度不但要考慮到能耗與松緊度的變化規律，還要從管理的實際出發，考慮到盤根的漏油時間，建議依據盤根從最松到最緊的圈數，選擇在最松狀態下緊30~50N·m（1~1.5圈）。

4）抽油機緊帶裝置可有效的解決電動機不易移動、更換皮帶工作量大、不便于生產管理等現場實際問題。

5）現場試驗研究表明，調整皮帶、盤根松緊度，可以達到降低抽油機井能耗，提高系統效率，節約材料損耗，減輕工人現場勞動的目的。

[1]卜文杰,王文秀,秦曉東.提高抽油機井系統效率的理論分析與對策措施[D].論文集粹,2008:24.

[2]鄭祖芳,袁結連,姜濤,等.抽油機皮帶張緊裝置可靠性設計與改進[J].石油工業技術監督,2006(10):5-9.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.05.006

李陽，2008年畢業于大慶石油學院石油工程專業，從事油田節能現場監督工作，E-mail：librother001@163.com，地址：黑龍江省大慶油田有限責任公司第六采油廠工程技術大隊綜合室，163000。

2012-01-29）