三種不同節能抽油機應用效果評價

倪勃（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

三種不同節能抽油機應用效果評價

倪勃（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

摘要：在油田的開發中，高含水階段的開發難度會隨著開發的進程越來越大。傳統的游梁式抽油機維修難、附件多、能耗大，難以滿足油井深抽的工藝要求。采油廠礦應用的提撈抽油機、復式永磁抽油機、游梁直拖式抽油機將原始的旋轉驅動改進為直線往復驅動。因此，抽油機的動力性能、平衡性能、運動性能更加完善。經過測試得出了節能型抽油機現場試驗前后、裝機功率以及系統效率的相關數據，發現了在油井中應用新型電動機驅動的抽油機系統效率將提高25%以上，節能效果良好。

關鍵詞：節能型抽油機；直線往復驅動；系統效率

傳統抽油機的動力設備都是旋轉電動機，這種電動機在運行中都依靠復雜的能量轉換和傳遞系統才能完成直線往復運動。這種電動機的缺點是穩定性差、系統轉換效率低。新型電動機抽油機可以實現從電能到直線往復運動的直接轉換，機械傳動的過程得到了簡化，從而能夠極大地提高工作效率。最重要的是，新型電動機抽油機的抽汲參數可無級調整，為滿足采油工藝及實現自動控制創造了條件，是一種應用前景廣闊的新型抽油機。礦區于2008年和2010年先后安裝了3種節能型抽油機，主要對比分析了3種節能型抽油機作業中的節電、運行狀況、系統效率、存在問題等應用情況。

1　節能型抽油機

1.1智能間歇提撈抽油機

如圖1所示，智能間歇提撈抽油機主要由井架、電動機、剎車器、排繩器、遠程通訊模塊、減速鋼絲繩卷筒、自動化控制裝置以及井下抽油部件構成。這種抽油機利用的是柔性連續抽油桿采油技術，在這種技術中，電動機裝機功率主要由舉升液量載荷的大小來確定，且間歇舉升，大幅提高了系統效率。另外，桿管偏磨問題也得到了解決。

智能間歇提撈式抽油機在抽油作業中，制動器處于松開狀態，電動機反轉，抽子在加重桿的作用下推動柔性抽油桿向下運動。當抽子接觸液面以后，傳感器會將井下壓力的變化發送到控制系統，控制系統得知抽子接觸液面，這個接觸點即為液面深度，抽子繼續下行，當抽子下行還未到達設置抽吸深度，而抽子以上的液柱高度已經到達設置抽吸高度時，下行停止，轉為上行抽油；智能間歇提撈抽油機的控制系統能夠有效地在程序上對抽油機進行過載保護，如果載荷過大，電動機停止運作，并努力自行卸載，待載荷恢復正常以后，系統將自動繼續工作，從而對于抽油機的正常工作不會造成影響，使維修風險大大降低。

圖1　智能間歇提撈抽油機結構圖

1.2復式永磁電動機抽油機

在復式永磁電動機抽油機中，由變壓器提供三相交流電源，再由抽油機的智能控制功能將三相交流電源轉化為相位相反的驅動電源（輸出），再根據變頻柜提供工作參數，交替驅動電動機進行正向或反向旋轉，從而驅動抽油桿進行上下往復運動，抽取原油[1]。

該種抽油機采用復式永磁電動機做為原始動力，在整體上取消了普通游梁抽油機中電動機以外的所有傳動部分，是一種大沖程、低沖速、高效率及低能耗的油田抽油設備。新型復式永磁電動機抽油機經過各級專業部門的現場測定表明，該設備在同等情況下，產液量可提高20%，節電量在10%～30%。

1.3游梁直拖式抽油機

在游梁直拖式抽油機作業中，由智能控制柜提供沖程、沖速等數據后，將直線電動機啟動，在兩側定子（次級）內，直線電動機動子（初級）做往復直線運動。當動子上行時，靜平衡上行，鋼絲繩由光桿帶動下行，這時抽油機為下沖程，電動機和平衡系統儲備能量；到達設定的下死點后，電動機轉換方向，動子和靜平衡下行，光桿由鋼絲繩帶動上行，這時抽油機為上沖程，電動機和平衡系統釋放能量，到達設定的上死點后，電動機轉換方向，如此往復抽汲油氣[2]。

表1　智能間歇提撈抽油機應用效果對比

表2　復式永磁電機抽油機應用效果對比

表3　游梁直拖式抽油機應用效果對比

2　現場應用

1）2010年6月，某井上安裝了智能間歇提撈式抽油機，經過試驗，電流23 A，日產液13.5 t，日產油0.69 t，含水量94.8%，動液面583.45 m。在作業中，完成1次抽油平均時間為1.5 h，每日舉升14～15次。與此前相比，電流下降了25 A，單井日節電100 kWh，年節電3.65×104kWh，具體數據，見表1。

該抽油機地面設備自安裝運行至今性能穩定，未進行過任何維修，噪音小，管理既安全又方便，外形簡約美觀，受到現場管理人員的好評。

2）2008年9月，某井安裝了復式永磁電動機抽油機，經過試驗，泵徑? 70 mm，沖速2.5 min-1，現場沖程6.6 m。日產液68 t，日產油3.6 t，動液面643.4 m，泵效69%。因為將75 kW大電動機更換為22 kW小電動機，上下電流分別為32/34 A，與此前相比，電流分別下降12/9 A，單井日節電129.6kWh，年節電4.73×104kWh，具體數據，見表2。

該抽油機地面設備自安裝運行至今性能較為穩定，進行過5次維修，2010年6月25日斷脫檢泵，啟抽后運行到2010年8月11日，桿斷關井至目前。由于啟停不方便給測試工人和管井工人帶來不便。

3）2008年10月，某井上安裝了游梁直拖式抽油機，10月30日開始運行，其間多次調整抽油機的運行參數。在正常運行時，泵徑? 57 mm，沖速2.1 min-1，正常運行時沖程2.5 m，平均日產液48.4 t，日產油3.19 t，動液面455.8 m，泵效高達148%。將原來的30 kW電動機換成15 kW小電動機，上下電流分別下降54/63 A，電流大幅下降，單井日節電91.68 kWh，年節電3.35×104kWh，具體數據，見表3。

在一年的試驗中，游梁直拖式抽油機現場參數調試運行極少趨于合理，在試驗

后期（2009年3月以后）因參數無法上調，徘徊在600～700 m之間，泵效僅為30%左右，功圖震動載荷極大。

該抽油機地面設備自安裝運行至今性能不夠穩定，多次進行維修。2008年11月28日，桿斷關井。于12月17日—23日期間進行小修撈桿，經現場鑒定，此為第114根抽油桿本體斷。直到2009年1月2日，修好電動機重新啟抽，由于沖速為5 min-1，使抽油機無法正常運轉，反復維修后啟抽。2009年5月29日，因泵漏進行作業檢泵，啟抽后還是經常因過載而停機，參數無法正常上調，且井口噪音和震動極大，目前已拆除。

3　結論

1）同傳統抽油機相比，3種節能型抽油機都節能降耗、系統效率高。

2）由于智能間歇提撈式抽油機改進了舉升方式，使抽汲參數合理匹配，可節約電能50%～ 90%，滿足低產采油工藝要求需要。

3）復式永磁電動機抽油機占地面積和重量僅為傳統抽油機的50%，在工況相同的條件下，與傳統游梁式抽油機相比可節省10%以上的電能，是節能環保型產品。但由于故障發生頻率高，且啟停不方便會給管理人員、測試工人帶來不便。

4）游梁直拖式抽油機在上下往復抽汲運動中，是勻速運動，到上下死點瞬間停止運動，這樣慣性載荷大，易斷桿，造成檢泵周期短。還有在沉沒度低于200 m時電動機隨著液面越深載荷越大，電動機無法適應大載荷，這樣電動機易損壞，還無剎車裝置，所以該抽油機目前不合適油田生產需要。

參考文獻：

[1]姜民政，王建萍，鄭雪鋒，等.直線電機驅動抽油機的研究[J].石油礦場機械，2006（1）：38-41．

[2]陳憲侃，陳萬薇，孫建華.游梁式抽油機與直線電機抽油機[J].石油鉆采工藝，2003（1）：67-70.

（編輯鞏亞清）

DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2016.01.011

作者簡介：倪勃，2008年畢業于東北農業大學，從事機采管理工作，E-mail：37731807@qq.com，地址：黑龍江省大慶油田有限責任公司第三采油廠第一油礦地質隊，163000。

收稿日期2015-09-24