抽油機地面效率影響因素分析

李慶國 （大慶油田有限責任公司第三采油廠）

抽油機地面效率影響因素分析

李慶國 （大慶油田有限責任公司第三采油廠）

抽油機是油田主要耗能設備，因其結構可靠被廣泛應用，約占機采設備的65%。目前油田常用抽油機類型主要為常規游梁式抽油機，對于游梁式抽油機的地面部分，影響地面效率的因素主要分為三類：一類為電氣部分，即變壓器和電動機；第二類為傳動部分，主要為皮帶、減速箱；第三類為平衡部分，主要是平衡塊的調節。根據變壓器及電動機的效率曲線，合成電氣系統的合理運行區間為負載率在30%以上；分析皮帶、減速箱的運行特性，給出皮帶調節的合理范圍撓度在1.7 cm左右；給出了平衡度的合理調節范圍在93%～97%之間。分析抽油機地面效率影響因素及采取相應的對策，這有利于節能減排，減少生產成本，并對油田實際生產有相當重要的現實意義。

抽油機；地面效率；影響因素；對策

游梁式抽油機是一種后置式的四連桿結構，由于本身結構上的不合理，導致平衡效果差，載荷低，能耗高[1-2]，效率低。抽油機系統效率分為地面效率與井下效率兩部分。影響地面效率的因素主要分為三類：一類為電氣部分，即變壓器、配電箱及電動機；第二類為傳動部分，主要為皮帶、減速箱；第三類為平衡部分，主要是平衡塊的調節。只有對地面效率進行分解分析，才能夠使游梁式抽油機優化運行。通過對抽油機地面效率影響因素的分析及對策的研究，不僅有利于節能減排減少生產成本，而且促使油田生產能力進一步提高。

1 電氣部分

游梁式抽油機電氣部分主要為變壓器、電動機，而不同變壓器、電動機的效率也各不相同。圖1是Y2系列電動機37 kW異步電動機，及其配套容量為50 kVA的S11變壓器的效率、損耗、功率因數隨負載率變化曲線。

如圖1所示，變壓器效率隨負載率升高呈現先增加后降低的趨勢，空載損耗不隨負載率變化而變化恒定不變，負載損耗與負載率平方成正比。

電動機額定負載內，效率與功率因數隨著電動機負載率的增加而增加，負載率越低增加幅度越明顯。

圖1 變壓器、電動機效率與負載率關系曲線

圖2 變壓器、電動機合成效率與負載率關系曲線

變壓器、電動機作為抽油機井常用電氣設備，是否合理匹配對現場抽油機電氣部分效率影響較大，如圖2所示。以現場常用變壓器、電動機匹配（變壓器50 kVA，電動機37 kW）計算，整體電氣系統合成效率在電動機負載率為80%左右時最高。目前現場電動機負載率平均約為20%，合成效率為62.45%。其中，變壓器效率為72.5%，電動機效率為86.12%。變壓器與電動機的合理匹配，還需要考慮電動機的安全規范及其長期穩定運行。

目前，現場無法直接測量電動機輸出功率，只能給出電動機功率利用率，表1為某臺異步電動機功率利用率與電動機負載率對應關系。

表1 異步電動機功率利用率與電動機負載率對應

如表1所示，電動機功率利用率為電動機輸入功率額定功率的比值，電動機負載率為電動機輸出功率與與額定功率的比值，所以功率利用率大于負載率。如某采油廠電動機功率利用率平均為26.41%，可以估算出負載率平均在20%左右，在保證安全生產的前提下，節能潛力較大。針對負載特點進行合理的電動機匹配，真正有節能效果的控制箱是抽油機井拖動部分提高運行效率的主要手段。

2 傳動部分

游梁式抽油機傳動部分主要為皮帶、減速箱。皮帶的傳動損失主要是彎曲損失和彈性滑動損失，可以提高皮帶的預緊力來減少皮帶的傳動損失，但要考慮到皮帶的使用壽命，不能一味拉緊。表2為皮帶松緊度對抽油機系統效率的影響。

表2 皮帶松緊度對抽油機系統效率影響

普通減速箱為滑動軸承與人字齒輪的的復合結構，需要定期保養換油，抽油機負載率對其傳動效率影響不大。

3 平衡部分

平衡度是生產中的一項重要日常管理指標。抽油機在運行過程中懸點承受的是不對稱的脈動載荷，因此會造成電動機負載率不均衡。1個周期內某一時刻電動機負載率較高，而另一時刻做負功，即平衡塊下落的速度快于電動機拖動的速度，這也是要極力避免的。

圖3 喇6-3466、喇7-2701井平衡度與日耗電關系曲線

如圖3所示，通過回歸分析得出，隨平衡率的變化，單井耗電量呈開口向上的拋物線規律變化，曲線的最低點即日耗電最低點對應的平衡率，范圍在93%～97%之間。

4 結論

經過以上的分析可以看出，通過合理匹配變壓器、電動機或調節工作制來提高電氣部分效率，通過及時調節皮帶的松緊度及定時保養減速箱來提高傳動部分效率，通過根據抽油機載荷及時調整平衡度來提高系統效率等一系列措施，是對抽油機日常管理工作的首要要求，也是提高系統效率的有效手段。

[1]駱華峰，欒慶德.游梁式抽油機實體建模及仿真分析[J].石油礦場機械，2008,37（12）：22-24.

[2]張曉東，賈國超.關于我國抽油機發展的幾點思考[J].石油礦場機械，2008,37（1）：24-27.

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10.3969/j.issn.2095-1493.2016.08.004

2016-06-22

（編輯 李珊梅）

李慶國，工程師，2003年畢業于大慶石油學院（建筑環境與設備工程專業），E-mail：983973086@qq.com，地址：黑龍江省大慶市讓胡路區西潭路，163000。