論抽油機節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

杜廣純 大慶油田裝備制造集團抽油機公司

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論抽油機節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

杜廣純 大慶油田裝備制造集團抽油機公司

摘 要：近些年來，隨著油氣資源在國民生產(chǎn)生活中所占比重的增加，我國油田的勘探開發(fā)技術(shù)有了長足的進步，在采油廠抽油機節(jié)能技術(shù)方面尤為突出。目前，我國絕大多數(shù)油田仍使用抽油機進行采油作業(yè)，研究抽油機節(jié)能技術(shù)，有效降低生產(chǎn)過程成本，能夠適應(yīng)現(xiàn)階段油價低迷的市場現(xiàn)狀，符合油田節(jié)能降耗的方針政策，有利于油田未來的平穩(wěn)發(fā)展，提升經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：抽油機 節(jié)能技術(shù)研究 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

在國際原油市場價格普遍低迷的背景下，各油田及相關(guān)生產(chǎn)單位要從自身角度出發(fā)，盡可能降低內(nèi)部消耗，減少原油生產(chǎn)成本，一定程度上提高油田效益，度過原油市場的“冰封期”。而研究抽油機節(jié)能技術(shù)，提升抽油機工作效率，則是油田降低內(nèi)耗的重要方面，能夠大幅度降低原油生產(chǎn)中的能源消耗。而本文從實際出發(fā)，研究抽油機節(jié)能技術(shù)的重要性及現(xiàn)狀，進一步分析抽油機節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢，在一定程度上為油田生產(chǎn)提供參考價值。

一、抽油機節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的必要性

油田原油開采作業(yè)方式有兩種，一種是利用油藏儲層自身能量將原油舉升至地面，即自噴式采油，多用于高儲量的新開發(fā)油藏。另一種方法是人工舉升式采油，也稱之為機械采油，適用油藏大多處于開發(fā)的中后期，油藏自身能量不足以使原油噴出地面，需要輔以其他能量。與中東地區(qū)的高產(chǎn)油田不同，我國的絕大多數(shù)油藏為低孔低滲油藏，油藏可采儲量較低且難以滿足自噴條件。在生產(chǎn)過程中，需要通過注水等提高采收率方式將孔隙內(nèi)剩余油驅(qū)替出來，流動匯入井筒之中，通過抽油機或者機械泵提供能量將原油舉升到地面，實現(xiàn)生產(chǎn)。在此過程中，抽油機消耗的電力能源極多，在原油開采成本中電力費用占有相當(dāng)比例。因此，在實際生產(chǎn)中，油田都十分看重電能節(jié)約問題，并落實到油田的方方面面。隨著技術(shù)的發(fā)展進步和節(jié)能減排觀念的深入，油田中超過30%的油井使用了節(jié)能降耗設(shè)備，采用節(jié)能型抽油機或者為抽油機配備節(jié)能電控裝置。這樣既保證了能源的高效合理利用，又減少了能源的浪費，降低了原油生產(chǎn)成本，提升油田的市場競爭力，有利于石油行業(yè)的長遠發(fā)展。我國抽油機總體數(shù)量超十萬臺，年電耗量百億千瓦時，而抽油機平均工作效率卻低于30%，生產(chǎn)中極大程度地浪費了電能，因此抽油機節(jié)能技術(shù)的研究和推廣勢在必行。

二、抽油機節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀

目前，我國抽油機節(jié)能技術(shù)主要從兩個方面入手實施，一種是直接使用新型節(jié)能型抽油機，另一種則是通過添加節(jié)能電控裝置實現(xiàn)的，下面就從這兩方面具體介紹：

（一）節(jié)能型抽油機的使用

作為實現(xiàn)抽油機節(jié)能的重要設(shè)備，節(jié)能型抽油機種類繁多，節(jié)能效率不同，例如異相曲柄抽油機、雙驢頭抽油機、漸開線式抽油機等。異相曲柄抽油機在油田中經(jīng)常使用，屬循環(huán)式抽油機系列，在采油作業(yè)中，該抽油機利用自身不對稱性，利用勢能效應(yīng)縮短下沖程耗時，提高井下工作效率，較常規(guī)抽油機節(jié)能6%左右，節(jié)能效果顯著。對于雙驢頭抽油機，其主要在原有游梁式抽油機的基礎(chǔ)上，根據(jù)多年的工作經(jīng)驗及相關(guān)研究改進而來，通過增加驢頭的方式在原抽油機優(yōu)良性能不變的前提下，減少作業(yè)中的沖次，降低電能消耗的同時，提高抽油機工作效率。而漸開線式抽油機則綜合考慮了國內(nèi)外采油設(shè)備經(jīng)驗，科學(xué)性較強，其發(fā)明時間較短，屬于一種新式抽油機類型，與傳統(tǒng)及改造型抽油機相比，漸開線式抽油機節(jié)能效果更好，相同生產(chǎn)條件下可節(jié)能50%以上。

（二）抽油機節(jié)能電控裝置的使用

抽油機節(jié)能電控裝置實現(xiàn)節(jié)能作用的機理在于改變電源頻率實現(xiàn)負荷的柔性配合或者改變電動機負荷參數(shù)和功率。

（1）繼電接觸器的使用

在抽油機使用異步電動機進行生產(chǎn)時經(jīng)常性地出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。在生產(chǎn)中，電動機啟動抽油機工作時載荷較高，慣性矩大，往往從死點處出發(fā)，需要電機提供的扭矩大，正常啟動后工作扭矩相比最大扭矩又較小，由于最大扭矩決定了電機功率，造成抽油機用電機額定功率過大，而且電機選擇時也考慮到井下突發(fā)事故引起的載荷增大，為保證電機安全，選用電機裕量極大，造成了極大浪費。而繼電接觸器通過調(diào)壓作用解決了這一顯著矛盾，其主要通過切換電子定子降壓，在抽油機啟動時，定子繞組呈三角形，電機扭矩大；正常工作時，繼電接觸器調(diào)節(jié)定子繞組分成兩部分，呈三角形、星形混合組，電機消耗功率降低，節(jié)能效果明顯。

（2）變頻調(diào)速裝置的使用

變頻調(diào)速器的應(yīng)用主要處理油井無間歇式工作與井底產(chǎn)量變化間的矛盾。在生產(chǎn)中，地下滲流能力小于抽油機泵排量時，會出現(xiàn)抽油機空抽現(xiàn)象，該種情況下由于油井井下復(fù)雜問題、油井開采以及產(chǎn)量因素等，抽油機無法進行間抽或停機作業(yè)，導(dǎo)致抽油機電能浪費，工作效率降低。變頻調(diào)速器則能夠通過改變電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)泵量，實現(xiàn)泵排量與油井產(chǎn)量的協(xié)調(diào)，極大程度降低泵效損失。而且變頻調(diào)速裝置成本較低，適合油田進行大面積推廣使用。

三、抽油機節(jié)能技術(shù)發(fā)展趨勢

（1）自動化、智能化趨勢。隨著技術(shù)的發(fā)展進步，抽油機的程序化控制會逐步加強，利用計算機根據(jù)井下情況智能控制抽油機工況，尋求最優(yōu)化生產(chǎn)方案，最大限度節(jié)約電能。（2）適應(yīng)性趨勢。由于油田地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，各油井的形式和產(chǎn)量差異大，因此抽油機設(shè)計時應(yīng)注重其適應(yīng)性，也可根據(jù)地層研發(fā)性能不同的抽油機，符合程度高則節(jié)能效果好。（3）變頻控制趨勢。與國外相比，我國的變頻控制技術(shù)差距較大，在未來的發(fā)展中變頻調(diào)速將是一大趨勢，其原理簡單，適用于現(xiàn)有抽油機的升級改造，節(jié)能效果立竿見影。

四、結(jié)束語

總之，近年來我國抽油機節(jié)能技術(shù)正處于飛速發(fā)展階段，抽油機的改造和研發(fā)工作成果斐然，節(jié)能電控裝置效果突出，技術(shù)的發(fā)展節(jié)約了電能的消耗，降低了開采成本，但未能從根本上解決抽油機工況問題。因此油田應(yīng)從現(xiàn)實出發(fā)，把握抽油機節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀，預(yù)測其未來發(fā)展趨勢，抓住機遇找準目標深入研究，最終實現(xiàn)抽油機的高效節(jié)能目標。

參考文獻：

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