抽油機節能技術研究淺析

渠江霞 婁勇 渠強 孫岳

摘 要：21世紀以來，隨著我國經濟和社會不斷發展，人們生活水平不斷提高，城市化、工業化進程進一步加快。工業、農業、商業等各行業領域對于能源要求也日益增高。油田在開采石油過程中，對于選用的抽油機、熱油車等設備節能減排也提出了更高的要求。本文從新型的節能抽油機理論入手，對節能原理進行了仔細分析，并探討了機械采油節能機理。切實推進油田設備向科技化、智能化、節能化邁進，促進我國油田、經濟建設走向可持續發展道路。

關鍵詞：節能；抽油機；優化設計

目前國內的許多的抽油機能耗太高，運轉的效率的低下。而本文所提到的新型的抽油機可以從根本上解決這個問題，切實降低能耗，而且在性能上有了很大的提升，工作更加穩定。對油田開采降低了成本，給油田企業帶來顯著的收益，是一項值得大力推廣的綠色新型節能技術。

一、現有抽油機主要存在的問題

目前國內油田采用的抽油機大多是游梁式抽油機，也就是有桿抽油泵全系統。這種抽油機的效率相比新型的節能抽油機效率低下，甚至在國內的一般地區才有12%～23%，美國的技術相對先進一些，但是也僅是46%。針對有桿抽油系統的能源消耗大，耗電多的問題，本文提出較好的解決方法。另外，老式的抽油系統在國內某些開采時間較長的油田的使用下，問題更加突出。老油田由于長期的開采，所開采出的石油含水量相對較大一些，因此抽油機的工作效率也會加大，相應的耗能也就更高。想要維持高的采油量，就要使采液體的量維持在一個較高的水平，這樣提純的石油量才能得到保證。這樣無疑又加劇了對抽油機的使用程度，所以舊式的采油機就不能滿足現在的采油進程，因為現在的采油要求抽油機的沖程要越來越長。目前的采油系統存在許多的不足之處，下面做相應分析：

1.系統效率低的原因

有桿抽油系統是由好幾部分組成的，包括了電機、地面傳動設備及井下抽油設備，這些部分的效率都關乎著整體的效率，一部分效率降低都會影響其他部分的運轉，進而影響整個系統的效率。所以使全部系統部分的效率提升才會使整個系統的效率得到大幅提升。

2.抽油機能耗大的主要原因

采油工作是在井下進行的，井下的能源消耗又和井上的游梁機型有關聯。井下的情況變化也會由于井上的變化而產生變化。抽油機的負荷特性與異步電動機的硬的轉矩特性不相匹配，甚至出現“發電機”工況，出現二次能量轉化，這是抽油機能耗大的主要原因之一。一般電動機的負載率過低，約為30%，致使電動機以較低的效率運行。電動機在一個沖程中的某個時段被下落的抽油桿反向拖動，運行于再生發電狀態，抽油桿下落所釋放的機械能有部分轉變成了電能回饋電網，但所回饋的電能不能全部被電網吸收，引起附加能量損失，同時負扭矩的存在使減速器的齒輪經常受反向載荷，產生背向沖擊，降低了抽油機的使用壽命。常規抽油機的扭矩因數大，載荷波動系數CLF亦大，故均方根扭矩大，能耗增加。常規抽油機運行的懸點加速度、速度的最大值過大，影響懸點載荷，動載增大。采用對稱循環工作制使泵充滿度下降，影響產量，泵效降低，能耗亦增大。

二、國內抽油機發展水平及趨勢

抽油機簡要來說就是一個傳動的設備，因為有桿采油需要地面動力傳動，所以抽油機才會是構成“三抽”系統的主要組成部分。抽油機的使用已經有了很早的使用歷史，最早在百年之前就有了這個設備。但是使用的最為廣泛的就是游梁式抽油機，這種抽油機之所以流傳至今也是有它的優點的，其結構構造比較簡單，并且有著很好的耐久度，因為這些優點相應的其維修起來也就更加簡便。然而時代的進步，油田也會不斷地開采，跟不上時代進步的技術也必然會遭到淘汰。現在的石油開采要求抽油機必須耗能小，負荷能力還要強，另外還要具有沖程長的特點，這些特點游梁式抽油機很缺反，這就使得新的抽油技術應運而生。新型的抽油機在眾多研究工作的辛苦鉆研之下也被研制出來，更好地適應現代的采油情況。國家對這些研究投入了不少的資金，國內外所生產的新式抽油機近些年的生產量逐年增加。

游梁式抽油機在我國投入生產的歷史也近四十多年，最早始于80年代，我國就開始自行制造屬于自己的游梁式抽油機，滿足國內的大型油田使用。并且還有少許的出口國外，規格多種多樣。

目前抽油機的發展趨勢比較明朗，主要分為以下類型：

1.品種多樣化。國內外近些年對采油機的研制都投入了很大的精力，新型的抽油機的種類也就種類繁多。僅美國拉夫金公司抽油機的可選機型就多達60余種，相比國際上的情況，我國目前所使用的種類總共分為五大類，大約在十幾種規格。但是現在的情形必將使我國的抽油機的研制更為迅速，品種的增加也是必然。國內的研制技術在科學工作者的辛勤研究之下也更為現金和科學，就像現代的設計技術包括可靠性設計、優化設計、模擬動態分析、CAD等，這些技術的運用，所生產的抽油機的性能也會大幅提升。

2、產品系列化、標準化、通用化。新式的抽油機規格也會使其更適用國際和國內的更多的油田企業，對抽油機在國際上開拓更大市場打下了堅實的基礎。

3、新型的抽油機把節能當做一種理念。設計者把節能技術融入到新型的抽油機中，使采油的能耗大大降低。未來的抽油機性能將會向著自動化、智能化、長沖程、大載荷、精確平衡方式、節能降耗，提高適應性等方向發展。

三、抽油機節能技術

抽油機節能技術的發展速度較快，主要從以下幾個方向入手：

1.改進抽油機的結構

改進抽油機的結構是一種行之有效的節能方法，這種方法的原理在于改進抽油機的四桿結構并且使抽油機的平衡方式得到加強，這些性能的改變進而使抽油機的曲柄軸凈扭矩曲線的形狀和大小發生改變，這樣也會使抽油機的周期載荷系數降低，相應的電動機的效率就會得到提升，節能的目的也就達到了。國際上也有通過這些方式達到節能目的的例子，就像美國CMI公司所研發TORQM-ASTER異相型抽油機，其最大扭矩減小60%，節電15%～35%；美國Lufilin公司開發的MARK-Ⅱ型前置式抽油機，平均節電36.8%；我國使用節能抽油機的年代也比較早，所取得效益也很是明顯，耗能得到有效控制，企業的效益也就得到提升。

2.采用節能驅動設備

這種方法是從研究電機的特性入手，研究開發新型的電動機，使之與采油井井況相匹配，進而達到提高電動機的效率和功率因數的目的，即采用高轉差率電動機（轉差率8%～13%）和超高轉差率電動機代替常規轉差率電動機（轉差率小于5%）。美國Baldor電器公司生產的高轉差率電動機驅動抽油機可提高功率因數74%，節電22.7%；在國內，超高轉差率電動機有功節電率為10.56%，綜合節電率為17.42%；有采用同步電機、變頻器等，但因造價高，難以推廣另外，還有采用節能配電箱來實現節電的。

3.采用節能控制裝置

如DSC系列抽油機多功能程控裝置、間抽定時控制裝置。

4.采用節能元部件

如窄V型帶傳動和同步帶傳動等。

5.改進平衡方式

如采用氣動平衡或天平平衡等。

6.改進“三抽”系統部件

有采用抽油桿導向器、空心抽油桿、減振式懸繩器等部件，都可提高三抽系統的工作效率，達到節能的目的。

目前，采油節能已成為大勢所趨，誰能掌握最先進的節能技術誰也就會創造最好的效益。上述的幾種方法都有著不錯的優點，能為企業帶來很好的效益，并且操作方法簡單易行，有些是在原有基礎上加以改善，有些是使用的先進的技術，改進抽油機的性能，提高相匹電動機的工作效率和功率因數，所有的方法殊途同歸，都是為了達到節能的目的，各企業也應該發揮創造性，使能耗降到最小。

參考文獻：

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