大慶油田抽油機井節能管理措施分析

閔麗霏（大慶油田有限責任公司第一采油廠）

目前，大慶油田油井舉升方式主要以抽油機為主，它的主要作用是完成采油任務，用以將油井產出液從井下舉升到地面。抽油機在大慶油田各種類型機采裝置中，占重要地位，約占油井人工舉升設備的78.5%，是油田使用最廣泛的一種機械采油裝置。抽油機是油田的耗電大戶，其用電量約占油田總用電量的37%左右，占油田總用電量的比例高，且總體效率僅在23%左右，效率低，造成能源浪費，增加采油成本。

1 抽油機工作原理

抽油機的作用是將電動機的旋轉運動變成懸點的往復運動。根據基本工作原理，可以認為抽油機主要由以下四個系統組成，即動力傳動減速系統、換向系統、平衡系統和支撐系統。由于各種抽油機的動力傳動減速系統和支撐系統的工作原理和結構基本相同或類似，所以抽油機的結構形式主要由換向系統和平衡系統決定。

電動機通過三角皮帶傳動帶動減速箱，減速后由四連桿機構把減速箱輸出軸的旋轉運動變為游梁驢頭的往復運動。驢頭帶動光桿和抽油桿作上下往復的直線運動。通過抽油桿將這個運動傳給井下抽油泵中的柱塞（或稱活塞）。在抽油泵泵筒的下部裝有固定閥（吸入閥），而在柱塞上裝有游動閥（排出閥）。當抽油桿向上運動，柱塞作上沖程時，固定閥打開，泵從井中吸入液體。同時，由于游動閥關閉，柱塞將它上面油管中的液體上舉到井口，經過采油樹排入到地面集輸管線。當抽油桿向下運動，柱塞作下沖程時，固定閥關閉而游動閥打開，柱塞下面的液體通過游動閥排到它的上面[1]。

2 抽油機節能管理措施

管理節能是抽油機井節能的重要手段，管理節能資金投入較小，主要靠運行管理人員掌握各類設備和各系統耗能規律，針對不同系統，合理調整系統參數，科學維護最大限度的合理調配運行設備。

抽油機井節能管理措施主要有：調整盤根松緊度、皮帶松緊度、平衡等設備狀態；調整沖程、沖速等生產參數；抽油機井優化設計；更換調配抽油機、抽油泵、電動機等設備。

2.1 盤根松緊度調整

盤根盒是地面設備與地下設備的界限，是防止井液從井口泄漏的密封裝置。適當的盤根松緊度是保證光桿正常工作的重要因素，其松緊度對系統效率以及耗電量有直接的影響。盤根調整過松會導致密封不好、井口漏油，而過緊會增大光桿與盤根的摩擦力，造成載荷增加，盤根過緊對抽油機系統效率會有1～2個百分點的影響，對輸入功率產生0.5～2.0kW的影響。

盤根松緊調整標準：盤根密封必須要有一定的竄動量，該指標不能低于0.2～0.4mm，以盤根表面有一層油膜但不漏油為最佳。

2.2 皮帶松緊度調整

皮帶是將電動機動力傳遞給抽油機的中間過渡性媒介，也是抽油機的一級減速裝置，由于彎曲損失、摩擦損失、風阻損失、彈性滑動損失、打滑損失等損失的影響，皮帶傳動有一定的能量損失。皮帶的傳動效率是抽油機系統效率的組成部分，皮帶過松時，皮帶將在皮帶輪上打滑，使小皮帶輪急劇發熱，傳輸效率降低；皮帶過緊時，輪軸所承受的作用力增加，容易產生磨損，增加消耗功率，對系統效率也會產生影響。因此，必須確立合理的皮帶松緊度標準，保證皮帶輪正常傳動。

2.3 調平衡

抽油機井平衡率為抽油機正常工作時下沖程峰值電流與上沖程峰值電流的比值。抽油機平衡度標準是80%～110%。通過對比分析，平衡率良好的抽油機比平衡差的抽油機平均耗電可減少5%以上。抽油機平衡率越低，則需要電動機提供的動力越大。因為抽油載荷是每時每刻都在變化的，而平衡配重不可能和抽油載荷作完全一致的變化，才使得游梁式抽油機的節能技術變得十分復雜。抽油機的配重嚴重不平衡，導致抽油機的起動扭矩很大，慣性也很大，從而造成較大的沖擊電流，沖擊電流不僅浪費掉大量的電能，而且嚴重威脅到設備的安全。通過對大慶油田歷年監測數據分析，平衡率合格的抽油機系統效率也較高，欠平衡和過平衡幅度越大，系統效率也越低，輕度欠平衡比過平衡系統效率高。

針對平衡率不合格的抽油機，應及時調整平衡配重，對于過度欠平衡的抽油機，可以采用常規抽油機下偏杠鈴節能改造，達到有效削減峰值扭矩的作用。

2.4 調整參數

隨著油田開發時間的延長，部分油井地層供液能力變差，導致深井泵的泵況不合理，造成油井沉沒度降低，泵效降低，舉升高度增大，單耗增高。這種情況需及時采取下調沖速和沖程，使油井從參數偏大區進入到參數合理區，改良供排關系，降低機采能耗。

2.5 整體優化

將抽油機井作為一個有機整體，在保證油井產量不變的前提下，如何從產液量、含水率、動液面、油層深度、原油密度、油氣比、飽和壓力、溶解系數、油層溫度、析蠟溫度、地表溫度、井斜參數等已知參數來設計優化：抽油機機型、電動機機型、管徑、泵掛、泵徑、桿柱鋼級、桿柱組合、沖程、沖速等求解參數，并使之達到最優組合，減少能量傳遞和轉化過程中的損失，從而獲得提高機采效率的措施和手段。

2.6 機泵優化

由于油井供液狀況動態發生變化，導致載荷和消耗功率也隨之變化。有部分井載荷降低使電動機功率利用率降低，如部分井產液下降，原裝電動機功率偏大，出現“大馬拉小車”的情況，造成浪費；另有部分井載荷增大時，電動機功率利用率增加甚至過載，造成電動機過載耗能或電動機燒毀。

針對該類問題，對地面參數無可調整余地，且長期無其他增產措施的抽油機井，在保證油井正常生產的情況下，通過機型與泵徑、產液的合理匹配，提高設備運行效率，從而降低能耗。主要措施包括：

1）更換小泵：針對產液量低、沉沒度低、地面參數無調整余地的井，通過作業加大檢換小泵的力度，可有效提高泵效，提升系統效率；

2）降機型：通過對油井產液規律進行分析，以及優化桿柱組合，開展抽油機載荷、扭矩計算方法適應性研究，用于指導抽油機合理選型，降低機采能耗；對負載率低的抽油機井，機采能耗相對較高，可采取抽油機降型措施。

3）改造電動機：由于抽油機啟動力矩大，需要較高的裝機功率，而實際運行過程中消耗功率較小，因此造成了正常運行時電動機功率利用率低。通過對近些年大慶油田機采井監測數據分析得知，中區采油廠抽油機電動機功率利用率平均在30%左右，外圍采油廠抽油機電動機功率了利用率在24%左右。而普通三相異步電動機在功率利用率低于80%時，效率較低，因此需要提高電動機功率利用率。通過更換功率較小的電動機，應用新型高效電動機或節能抽油機等節能技術，或將可調速電動機調低轉速運行等具體措施，提高電動機負載率。

3 結論與認識

長期以來，大慶油田通過加大節能資金投入，推廣應用了大量節能設備及節能新技術，取得了良好的節能效果。但切實可行有效的抽油機節能管理措施在節能降耗方面作用不可忽視，隨著油田開發規模的不斷增大，機采系統用能控制難度也逐年增加，以最小的投入、最佳的操作獲得最大的節能效益是當前生產條件下的目標，積極推廣應用各種節能管理措施，對降低抽油機能耗，提高機采節能管理水平，助力油田發展具有重要意義。

[1]蕭南平.游梁抽油機節能新途徑和節能蓄能器[J].石油機械,1996,24(7):36-37.