游梁式抽油機節能增效措施與應用

周木林

【摘 要】梁式抽油機是一種廣泛應用于我國各油田的機械采油裝置。本文的主要目的是研究和開發是另一種新的游梁式抽油機節能裝置，設備可以靠性和實用性和可以操作性，經過半年的現場試驗，結果是令人滿意的，起到了節能降耗的作用，同的時候也獲得了原油生產領域專家的認可以和領導，并且大力推進該裝置和促使用。

【關鍵詞】節能增效；降耗；系統效率；應用推廣

1抽油機的國際國內概況

在世界范圍內，抽油機的研究、開發和應用已有100多年的歷史。在近百年的采油實踐中，抽油機發生了巨大的變化。尤其是在最近20年左右，世界抽油機的技術發展很是迅速，許多新型的抽油機相繼問世。它的特征是：增高了抽油機的適應性、可靠性、經濟性以及先進性；改善了抽油機性能，減少抽油機負荷和負荷變化范圍，增高抽油機效率，降低功耗，改善抽油機平衡效果，改善動態特性。抽油機的彈性、動態特性和平衡特性；擴大抽油機的促使用范圍，縮小抽油機的促使用范圍。抽油機的體積和質量增高了抽油機的自動化程度和智能化程度。因此，抽油機的技術經濟指標已達到最高水平。當前，世界上主要生產抽油機的國家有美國、俄羅斯、法國、加拿大和羅馬尼亞。游梁式抽油機具備性能穩定、運行可以靠、維護方便、抽汲速度慢等特征，已成為世界上主要的抽油設備。我國老油田的利用率在80%以上。然而，由于負載的周期性變化，所促使用的電機的輸出功率穩定，兩個電機的工作特性不匹配，導致每個泵循環中出現“反向發電”和“大馬拉小車”現象。倒置發電是非常有害的，除了造成一部分功率損耗外，還將極大地影響電網側的功率因數。通過計算和測試，可以促使功率損失約20%，功率因數降低約0.4。另外，由于“大馬拉小車”引起的功率損耗和功率因數、正常機械摩擦損失和電機發熱損失，抽油機效率不超過30%，電網側功率因數僅為0.3左右。

2游梁式抽油機的工作原理

2.1游梁式抽油機工作原理

當抽油機工作的時候，電機會以高強減弱的速度將高速旋轉的運動傳遞到輸入軸。這時輸出軸再由中間軸驅動，輸出泵驅動著曲柄低速地旋轉。同時，曲柄將通過連桿和橫梁的上下拉動梁的后臂、驢頭來上下擺動，驅動著抽油桿、活塞上下移動。

2.2電動機的工作原理及基本結構

電機是將電能轉換成機械能的過程。它的本質就是一個三相異步電動機。主要是由定子、轉子等一些附件組成的。其工作原理是在定子電阻旋轉磁場的作用下，電流通過電樞保持架鋁框，在磁場的作用下旋轉，即磁場對電流的作用力促使電機選擇和安裝。

3節能增效裝置的工作原理

3.1節能增效裝置的輸出滑輪直徑大于原油井電機的直徑，增大了滑輪與輸送帶的夾角，降低了能量的損失，從而增高了效率。

3.2該裝置將馬達與抽油機之間的動力分開，利用平衡塊的自由落體的慣性。抽油桿抽油就是由于這種慣性效應，抽油速度相對較快，漏油減少，效率增高。

3.3抽油機循環動能和勢能轉換的節能增效裝置；

3.4游梁式抽油機節能增效裝置在抽油機平衡塊3600向下轉動的時候產生了慣性。抽油機和電機的動力用自動離合器裝置分開，促使平衡塊處在自由落體狀態，而電機則處于空閑狀態。當平衡塊的慣性消失的時候，當需要動力進行工作的時候，自動離合器裝置自動地將電機與抽油機的動力集成，這時抽油機進入了正位置。在正常工作狀態下，當慣性再次發生的時候，再次進行分離，慣性的時候間再次積分，循環往復，解決了電機回電對電網的影響，消除了電機的反向負荷，節約了電能。

4游梁式抽油機節能增效的途徑

4.1游梁式抽油機效率低的主要原因

游梁機的節能潛力在哪里？根據抽油機系統能耗最大的因素，可以分為電機與控制裝置、四連桿機構、懸架負載平衡裝置和傳動元件等子系統。增高這些子系統的效率是為了尋找節能方式的“突破口”，這也是不同節能機制產生的原因。游梁式抽油機效率低的主要原因是動力裝置與工作裝置不匹配。無動力裝置的游梁式抽油機主體的傳動效率可以達到81.4%～88.5%，與它配套的電機的效率可以達到91%左右。在實際應用中，兩者結合促使用的時候，效率很低。其根本原因是游梁式抽油機具備周期性的交變負載，而普通電機是根據恒定負載進行設計和制造的。兩者工作特性的不匹配導致效率低下。

4.2游梁式抽油機節能增效的途徑

為了增高游梁式抽油機的工作效率，人們做了大量的工作。綜上所述，工作負荷與機組特性匹配是一個重點。一些新技術是基于負載的。通過增加平衡塊、慣性輪、彈簧等儲能裝置，促使調制負載接近恒定負載，促使其與電機的特性一致，輸出恒定，從而達到節能的目的。

4.3游梁式抽油機節能控制方案設計

當油井剛剛開采的的時候，泵井有充足的流體供應和較大的油產量，因此變頻器在工頻狀態下運行，以加速電機運行，增加抽油機沖程，增加抽油泵流量，并且能夠產生盡可以能多的原油，從而增高效率。導管。隨著油井的淺、深采，油井的供水能力下降，經常會出現供液不足的情況，井下油滲、水滲的時候有變化，抽油機負荷變化不規則，抽油機工況會不斷變化。“大馬拉小車”現象的時候有發生。但是，大多數井是不允許間歇作業的，因為如果長的時候間停工，會稍微影響石油產量，而且油井過重會促使油井無法再次開井。雖然間歇抽油方法并不理想，但從前文的分析可以看出，通過對抽油機采用交流變頻調速技術，動態調整沖程頻率，可以實現抽油機-抽油機-有桿抽油泵的動態協調，實現有桿抽油機的動態匹配。可以實現有桿泵抽油系統和井液供給系統，增高系統效率，大大降低能耗。

5總結與展望

5.1工作總結 游梁式抽油機是在油田中促使用最廣泛的采油設備，增高游梁式抽油機的運行效率，減少采油過程中的能耗，不僅具備良好的經濟效益而且具備良好的社會效益。

5.2前景展望

（1）雖然所設計的在線可以調比例因子模糊控制器初步實現了對泵充注度的更合理控制，但在獲得長期用于工業過程的模糊控制表之前，必須反復測試和修改。因此，下一步就是在油田進行更多的實驗，對模糊控制查詢表進行測試和修改。

（2）速度控制可以分為上行程速度控制和下行程速度控制。如果能開發一種抽油機上下沖程的自動檢測方法，根據采油專家的經驗和知識，可以設定適當的上下沖程速比，以進一步增高節能降耗能力。

（3）當前，這種節能控制系統是針對單井設計的，可以考慮推廣到其他油井。多口油井的集中管理，可以增高油井管理水平，有效增高塊狀井的平均系統效率。

（4）對于一些儲油量很小的油井，如果抽油機效率太低，必須間歇運行。本文設計的游梁式抽油機節能控制系統不涉及這些問題。

參考文獻：

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[2]孫守淵，李亞軍，王艷麗.變頻技術對抽油機的節能影響[J]，中國高新技術企業，2008（2）：73-74.

（作者單位：中石油煤層氣有限責任公司）