WCYJW型節能抽油機應用與評價

劉長松，董順永，魏世舉，廖大林

（1.中原油田分公司，河南濮陽457001；2.河南信宇石油機械制造股份有限公司，河南濮陽457006）①

WCYJW型節能抽油機應用與評價

劉長松1，董順永1，魏世舉1，廖大林2

（1.中原油田分公司，河南濮陽457001；2.河南信宇石油機械制造股份有限公司，河南濮陽457006）①

節能與安全是抽油機應用與管理的主題。為實現節能降耗，中原油田近年來開展新型節能抽油機的試驗，在此基礎上根據節能抽油機的特點優選示范區，開展了新型節能抽油機示范區建設工作，通過小規模應用，評價新型節能抽油機的應用效果。對WCYJW型節能抽油機結構及節能原理、性能特點進行了介紹，通過電表計量與節能監測2種評價方法，對節能效果進行了整體評價。

抽油機；節能；原理；示范區；效果評價

抽油機有桿泵采油方式是目前油田占主導的采油方式，游梁式抽油機具有結構簡單、維護方便的特點，但存在平衡效果差、效率較低的不足［1］。立足于同時解決設備老化與降低能耗2個問題，開展了對節能型抽油機的應用，2012年開展了新型節能抽油機示范區建設與評價工作。本文對WCYJW型節能抽油機的應用效果進行了分析評價，對機械采油井經濟運行指標進行了分析，為推廣應用提供佐證與建議。

1 結構原理及性能特點

1.1 主要結構［2］

WCYJW型抽油機主要由機架、動力系統、牽引系統、控制系統、配重平衡系統、安全制動系統、移動系統等組成，如圖1。

圖1 WCYJW型節能抽油機結構

1.2 工作原理［3-4］

以機架為載體，采用外轉子稀土永磁同步電機為動力，由變頻控制器提供變頻后的低頻電流供給外轉子稀土永磁同步電機，實施運行控制和換向控制。電機直接驅動安裝在電機兩側的曳引輪，鋼絲繩從電機的曳引輪上繞過，前端通過導輪、動滑輪與懸點載荷連接，后端與動滑輪平衡塊連接。電機得電后帶動外轉子及曳引輪一起運轉，同時帶動鋼絲繩及懸點載荷、平衡塊上下相對運動。當平衡塊到達上止點或下止點時，與固定的位置傳感器相接觸，傳感器便將轉向信號傳輸到控制系統，控制系統迅即發出減速、停車、反向送電的指令，使電機減速、停車，反向運轉。如此循環，抽油機便帶動抽油桿、抽油泵抽汲原油。運轉時安裝在外轉子電機軸端的速度傳感器隨時采集電機的運轉速度，當速度超出或低于規定速度時，便及時通過變頻器控制頻率的增減，使電機始終在允許范圍內運轉。

1.3 主要性能特點

1） 具有低轉速、大轉矩、低耗能特點，性能指標符合SY／T6729—2008標準。節電率達30%，電機功率因數提高24.3%，系統效率提高10%以上。

2） 噪聲低于54 dBA，比國家標準規定的87 dBA低33 dBA；無機油泄漏現象，達到環保要求。

3） 控制自動化。采用數字化、智能化控制系統，實現沖程、沖次無級可調；可實現超載、欠載、斷相、短路保護，具有無線集中控制接口，可實現遠程集中監控。

4） 采用長沖程、低沖次設計，延長檢泵周期，節約維護成本；采用天平式調平衡，直觀方便，平衡度可調至100%。

2 節能示范區優選

節能示范區的選擇主要考慮以下3個因素，以適應WCYJW型抽油機特點，滿足開發需要前提下，實現有效節能。

1） 地面參數調整后能滿足產液需求。示范區塊受構造及儲層物性影響，注水見效難度大，平均產液量9.2 m3。在不實施作業配套長泵情況下，地面沖程在5 m左右，抽油機井沖次3 min－1以下，理論排量能滿足區塊單井產液量需求。

2） 地面參數有進一步調整優化潛力。示范區平均泵掛1 861 m，平均泵徑39.8 mm，沖程4.2 m，沖次3.7 min－1，理論排量28 m3，平均泵效僅32.8%，有沖程上調、沖次下調的較大優化空間。

3） 機采經濟運行指標有較大提升潛力。原區塊產能低，“大馬拉小車”現象突出，電機功率45 k W，實際有功功率7.93 k W，動力裝置利用率僅17.6%。

3 配套措施

1） 由于WCYJW型節能抽油機具有長沖程、低沖次的性能特點，故抽油泵需選用加長抽油泵。

2） 由于塔架抽油機占地面積小，對地面的壓力增加，故需對抽油機基礎進行強化、硬化處理。

3） 光桿長度加長，采用11 m加長光桿。

4 測試方法

測試依據SY／T5264—2006《油田生產系統能耗測試和計算方法》，SY／T6422—1999《石油企業節能產品節能效果測定》，SY／T6275《油田生產系統節能監測規范》。主要檢測設備：SF-1型計算機綜合測試儀，3169型電子分析儀，FLCS2012型超聲波流量計。

5 評價方法與效果

中原油田采油五廠示范區共安裝WCYJW型抽油機10臺，更換14型游梁抽油機7臺，10型抽油機3臺。

5.1 評價方法

1） 電量計量評價。對示范區配套節能型抽油機井安裝電表實施單井計量。

2） 節能監測評價。按照相關測試標準，對系統效率、井下效率等11項參數進行評價。

5.2 生產系統數對比

1） 工作制度 按供排協調，向“長沖程、低沖次”優化，沖程增加0.62 m，沖次下降1.1 min－1。

2） 油井產量 平均液量、油量基本保持不變。對比如表1。

表1 工作制度與產量變化

5.3 經濟運行指標

根據節能測試，機采井經濟運行指標如表2。

1） 排量系數由0.34提高到0.41，提高0.07。

2） 功率因數由0.44提高到0.85，提高了0.41。

3） 系統效率由20.6%提高到28.3%，提高7.7%。

表2 節能監測主要數據

5.4 節電效果

1） 電量計量方法。平均單井電量由安裝前的187 k W·h減少至調試完成后的133 k W·h（如圖2），單井日耗電量下降53.9 k W·h，節電率28.8%，噸液單耗下降6.6 k W·h。比較其中7口14型抽油機井，平均單井日節電78.1 k W·h，節電率37.5%，噸液單耗下降8.7 k W·h。

圖2 安裝前后平均單井計量電量變化

2） 節能監測方法。根據節能監測，按有功功率計算電量，平均單井日節電63.8 k W·h，節電率33%。

以上2種方法存在差異的主要原因是節能監測計算電量中未考慮無功電量。

6 結論

1） 全新設計的節能抽油機實現有效節能降耗。稀土永磁電機采用永磁體勵磁，顯著提高功率因數［5］；并以外轉子作牽引輪，簡化傳動環節；塔式結構配套動滑輪降低載荷50%，電機功率大幅下調，功率配備下降51.2%，電機功率利用率提高；塔架增高，不受限制，允許更大沖程空間，為長沖程、低沖次工作制度提供條件。

2） 新設計提供便利的現場操作條件。自動化變頻配套設計，現場調整沖次、沖程更加方便；配重箱式設計調整平衡更加迅捷；簡化的傳動設計實現抽油機無減速機照樣運行，徹底解決減速機漏油污染環境的老大難問題。

3） 節能抽油機的應用是一項系統工作。由于節能抽油機的全新設計，需要從安裝標準、巡檢保養規范、日常操作規范、職工培訓等各方面進行相應的管理配套；技術上需完善長沖程抽油泵配套（防砂泵、抽稠泵等），發揮其最大效能。單井設計上進行全新考慮，形成有異于常規、符合其特點的電機功率、載荷設計校核程序。

［1］ 萬仁溥.采油工程手冊［K］.北京：石油工業出版社，2000.

［2］ 廖大林，杜振宇，湛世航，等.外轉子電機抽油機，中國：CN200810083337.8［P］.2012-08-22.

［3］ 廖大林，楊進京，白億平，等，W型曳引抽油機技術研究及現場應用［J］.石油礦場機械，2010，39（7）：73-77.

［4］ 廖大林.W型曳引抽油機的設計分析［J］，石油礦場機械，2009，39（9），42-45.

［5］ 唐任遠，安忠良，赫榮富.高效永磁電動機現狀與發展［J］.電氣技術，2008，23（9）：1-6.

Application and Assessment of WCYJW Energy Conservation Pumping Unit

Energy conservation and safety are the key subjects of pumping unit application and the management，to realize the energy conservation to fall consumes，the experiment of new energy conservation pumping unit was carried on in recent years.Based on this，the optimization and construction of first demonstration plot have been finished according to the conserved energy pumping unit＇s characteristic in order to assess the effect through the small scale application.The main structure and the energy conservation principle and the performance characteristic of the new energy conservation pumping unit are introduced.The whole effect of the demonstration plot through two assessment methods is appraised，including the electric instrument measurement and the energy conservation testing.

pumping unit；energy conservation；principle；demonstration plot；effect appraisal

TE933.1

B

10.3969／j.issn.1001-3842.2014.11.026

1001-3482（2014）11-0099-03

2014-05-19

國家發改委資源節約和環境保護項目”外轉子電機抽油機”（發改辦環資［2011］1322號）

專利項目：國家發明專利“外轉子電機抽油機”（CN200810083337.8）

劉長松（1970-），男，山東萊陽人，教授級高級工程師，碩士研究生，現從事采油工程技術研究應用工作，E-mail：Lcsdyhzpe＠sina.com。