抽油機節能技術研究綜述

任 濤，張東平

（西安石油大學 陜西 延安 716000）

1 引言

現階段，我國大多數油田都處于開發的中后期，油井的自噴能力都已經下降或者喪失，這就需要使用一些機械設備對石油進行開采，目前，我國大部分油田都已經開始使用抽油機進行石油開采，其中桿式抽油機有百分之九十以上。而近些年隨著穩油控水要求與節能要求的不斷高，在油田開采中使用的各種節能型抽油機數量在不斷增加。但是我國使用的節能型抽油機的總體運行效率較低，這在一定程度上限制了抽油機的開采量，會影響油田的發展。因此，提高抽油機的節能效果、降低損耗的同時，提高抽油機的運行效率也十分關鍵。

2 常見的幾種抽油機節能技術

隨著油田對抽油機的使用數量不斷增加，為了提高油田采油率，提高油氣化企業的經濟效益，對抽油機設備進行適當改進與優化，提高抽油機的節能技術十分重要。特別是隨著我國生態文明建設水平的提高，人們節能降耗技術的關注度也越來越高，對抽油機節能技術進行研究分析順應社會與經濟發展需求，是當前研究人員的重要研究方向之一。目前，主要從以下幾方面出發達到提高抽油機節能技術的目的。

2.1 改進抽油機的結構

對抽油機本身結構進行優化設計是從根本上提高抽油機的節能技術，通常會對抽油機的四桿機構進行優化設計，同時還會改變抽油機的平衡方式，這樣可以改變抽油機的曲柄軸凈扭矩曲線形狀與大小，減小負扭矩，確保扭矩的波動處于平緩狀態。這樣設計的主要目的是降低抽油機的周期載荷系數，進而提高抽油機電動機的工作效率，最終實現節能降耗的目的。這種節能方法在很多節能抽油機中都有所應用，例如美國CMI公司研究的TORQMASTER異相型抽油機、美國Lufilin公司開發的MARK-Ⅱ型前置式抽油機以及上世紀八十年代我國油田中使用的偏置式節能抽油機與雙驢頭節能抽油機都應用了這種節能技術。另外，還有偏輪式抽油機、下偏杠鈴式抽油機、擺桿式抽油機以及摩擦轉向式抽油機等也采用的是這種節能方法實現抽油機節能目的。

2.2 使用節能驅動設備

抽油機中主要的驅動設備就是電動機，為了提高抽油機的運行效率，同時降低抽油機的運行功耗，使用節能電動機作為驅動設備是重要手段之一。在選擇節能驅動設備時，要從電動機本身的特性出發，特別是對一些新型電動機必須對其基本性能有所了解，保證電動機與油田油井的井況相適應，這樣才能有效提高抽油機電動機的功率因素與運行效率。例如，在抽油機中使用高轉差率電動機或者超高轉差率電動機代替傳統電動機就可以大大提高抽油機的運行效率與采油率，對提高油氣化企業經濟收益也有幫助。

2.3 其他抽油機節能技術廠開發了雙驢頭節能抽油機

除了上述最常用的節能技術外，在抽油機中應用的技能技術還包括以下幾個：（1）在抽油機中直接使用節能控制裝置，例如DSC系列抽油機中的多功能程控裝置與間抽定時控制裝置等都能夠達到節能目的。（2）使用節能元部件，比如有的節能抽油機中安裝的同步帶傳動與窄V型帶傳動等。（3）對抽油機的“三抽”系統部件進行改機，可以使用抽油桿導向器、空心抽油桿以及減振式懸繩器等部件可以有效提高三抽系統的工作效率，從而實現節能降耗的目的。（4）使用高效節能泵，可以有效提高泵效，達到節能目的。

3 節能電動機在抽油機中的應用

3.1 傳統電動機在抽油機應用中存在的問題

目前在抽油機中應用的電動機節能技術主要應用在抽油機的地面部分，節能電動機的主要作用是改善抽油機結構與拖動裝置的性能。其中游梁式抽油機的慣性矩較大，在運行工作時，需要帶載啟動，因此，游梁式抽油機的啟動比較困難。為了確保抽油機順利啟動，必須使用額定功率較大的電動機來拖動，這就會造成較大的功率損耗。除此之外，抽油機的載荷是具有沖擊性的交變載荷，要確保電動機可以對抽油機進行穩定拖動，必須保證電動機具有一定的過載能力，這也需要按照抽油機的最大扭矩來選擇點哦頂級，而抽油機本身需要的功率不大。并且為了防止出現異常工況使電動機燒毀，在選擇抽油機電動機時，也會有意識得選擇大容量電動機作為抽油機的驅動。這些原因都會使拖動抽油機的電動機長時間處于低效率與低功率的條件下運行，從而降低整個抽油機系統的運行效率，會造成大量的電能浪費，增加油田地面建設的投資與采油成本，也不利于油田的穩定持續發展。

3.2 節能電動機在抽油機中的應用

在抽油機中應用電動機節能技術主要是從以下三方面來實現的：第一，對電動機的機械特性進行改善，可以利用變頻調速技術對電動機的電源頻率進行改進，借此實現電動機與負荷特性之間的柔性配合，提高電動機的運行效率。第二，設計新型電動機，從設計源頭改變電動機的機械特性，例如當前使用范圍比較廣泛的高轉差率電動機與超高轉差率電動機都屬于從設計上改變電動機的機械特性，從而達到電動機節能的目的。第三，根據抽油機的使用需求嚴格控制電動機的負荷率，提高電動機的功率因數，從而使電動機進行合理運行，達到節能降耗的目的。目前，在油田抽油機中應用較多的節能電動機主要包括：高差/超高轉差電動機、雙功率電動機、電磁滑差電動機、變頻調速電動機以及繞線式異步電動機。

4 結語

綜上所述，對抽油機節能技術進行研究分析后，發現當前國內外抽油機的節能技術的發展趨勢主要有以下特點：（1）朝著自動化與智能化方向發展。當前很多抽油機可以具備自動報警、自動保護等功能；（2）朝著高適應性方向發展。因為各個油田的開采環境都會存在一些差別，為了提高抽油機的應用率，抽油機必須快速適應油田開采環境。（3）朝著節能化方向發展。隨著人們生態環境保護意識的不斷提高，抽油機的節能效果會更強。（4）朝著大型化方向發展。在油田開采過程中，使用一些大載荷抽油機、長沖程抽油機等能夠提高才有效率，對提高油田經濟效益很有利。總之，對著抽油機生產制造技術的提高，抽油機的功能會越來越強大，其節能效果也會越來越好，尤其是抽油機的自動化與智能化水平會更高。這都需要相關研究人員對抽油機進行不斷研究與創新，才能推動油田抽油機的發展與進步。