新型塔架式抽油機節能效果評價

甘松靈（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

塔架式抽油機在油田上應用逐漸增多，種類繁多，雖然結構不盡相同，但主要都具備高塔架、長沖程慢沖速、直接平衡等特點，使其具有良好的節能效果[1]。早期由于其維護異于常規抽油機，智能化程度低，限制了應用規模。隨著電控技術的進步，塔架式抽油機開始應用永磁電動機進行驅動[2]，并且采用變頻進行控制，使得結構更加簡單，控制更加智能，已適應油田使用需求。本文介紹的三種新型塔架式抽油機通過現場多年試用，具有良好的應用前景。

1 新型塔架式抽油機基本原理及應用效果

1.1 智能塔架式抽油機

1.1.1 基本原理及主要技術特點

智能塔架式抽油機（圖1）采用永磁電動機與鏈輪減速驅動，通過電動機正反向轉動，帶動皮帶和負載，做往復直線運動，完成抽汲動作。配備的智能控制柜，可根據負載變化自行調整電動機參數，實現自主調參的目的，從而提高節能效果[3]。

1.1.2 試驗效果

試驗應用2口井，試驗機型均為WCYJS10-4.2-18Z，平均裝機功率由46 kW下降到20 kW，平均有功功率降低25.78%，系統效率平均提高18.66%，平均噸液百米節電率為34.24%，平均泵效提高5.5%（表1）。

圖1 智能塔架式抽油機

1.2 電控換向塔架式抽油機

1.2.1 基本原理及主要技術特點

圖2 電控換向塔架式抽油機

電控換向塔架式抽油機（圖2）采用永磁電動機+扇形齒輪減速驅動。電動機正反向轉動，通過鋼絲繩帶動配重和負載，做往復直線運動，達到抽油的目的。設計動滑輪機構，系統對電動機的輸出動力需求減少50%，可大幅度降低電動機裝機功率。

1.2.2 試驗效果

試驗2口井，平均單井日產液12.5t，液面660m。試驗機型分別為WCYJD8-4.0-9.9Z和WCYJD8-4.0-20Z。試驗后，2口井平均裝機功率從42.5 kW下降到11 kW，噸液百米節電率為27.43%，系統效率提高了6.16個百分點，泵效提高了16.9個百分點（表2）。

1.3 復式永磁電動機塔架抽油機

1.3.1 基本原理

復式永磁電動機塔架抽油機（圖3）直接采用低轉速大扭矩的復式永磁電動機直接驅動，電動機做正反向轉動，通過皮帶帶動負荷-和配重，做往復直線運動，達到舉升的目的。低轉速大扭矩的復式永磁電動機替代了減速器，節能效果顯著。

1.3.2 試驗效果

應用18口井，平均單井日產液62 t，液面501 m。試驗機型分別為HYTCYJW14-8。與同區塊常規14型機對比，平均裝機功率從55 kW下降到22 kW，噸液百米節電率25.5%，系統效率提高了9.43個百分點，泵效提高了8個百分點（表3）。

圖3 復式永磁電動機塔架式抽油機

2 應用效果評價

2.1 結構原理對比

新型塔架式抽油機采用塔架結構和永磁電動機驅動，具有直線往復運動的特點；配備變頻控制箱，參數較為方便；采用直接平衡方式，平衡調整和平衡效果更佳[4]（表4）。

2.2 管理維護對比

新型塔架式抽油機結構較為簡單，維護點較少，易損件少。由于塔架距離井口較近，作業時需要讓位。由于是新機型，管理維修經驗需進一步積累。平臺較高，如維修需要攀爬、登高作業等存在一定安全隱患[5]（表5）。

表1 智能塔架式抽油機試驗前后效果對比

表2 初試試驗井效果對比

表3 復式永磁電動機抽油機總體效果對比

表4 結構原理對比

表5 管理維護對比

圖4 井5參數調整功圖對比

圖5 井6試驗前后功率曲線對比

2.3 生產運行情況對比

應用新型塔架式抽油機，實現長沖程慢沖速，運行平穩。由圖4可知，在沖程×沖速保持不變的情況下，長沖程狀態下，油井的功圖加載線更加平緩，且降低了換向沖擊載荷。由圖5可知，峰值功率也明顯降低，平衡狀態變好[6]。

2.4 參數優化對比

選擇7口塔架式抽油機進行抽汲參數優化。與原游梁式抽油機相比，更換塔架式抽油機后在同等抽汲參數下，平均節電率達到24.49%；通過沖程沖速參數優化，實現長沖程慢沖速，平均節電率達到33.03%，節電效果更佳（表6）。

表6 參數優化能耗對比

3 結論及認識

1）新型塔架式抽油機具有長沖程、慢沖速的特點，通過參數優化，節能效果更佳。

2）新型塔架式抽油機結構簡單，維護點較少，易損件少，智能化控制程度高，參數調整、平衡調整更為方便，可大幅度降低工人勞動強度。

3）新型塔架式抽油機較常規抽油機更加適合中低產液采油井，但其管理維護較常規抽油機有較大區別，需要制定操作規范。

[1]張曉玲，于海迎.抽油機的節能技術及發展趨勢[J].石油和化工節能，2007（2）：4-6.

[2]崔振華.有桿抽油系統[M].北京：石油工業出版社，1994：26-29.

[3]張學魯，季祥云，羅仁全.游梁式抽油機技術與應用[M].北京：石油工業出版社，2001：27-29.

[4]甄東芳，梅瑋.塔架式抽油機用電動機的設計與節電分析[J]，電氣傳動，2013，43（1）：22-23.

[5]張嘉順，吳曉東，周朝，等.塔架式數控抽油機運動學及動力學特性分析[J]，石油礦場機械，2012，41（8）：63-65.

[6]李成群，孫超，張習加，等.PLC在智能塔架式抽油機上的應用[J]，石油機械，2010，38（6）：63-64.