塔式抽油機(jī)應(yīng)用前景分析

董濤

摘要：抽油機(jī)是抽油井地面機(jī)械傳動(dòng)裝置，主要用于油層能量不足以自噴，油液需要靠機(jī)械運(yùn)動(dòng)提升到地面的油井。隨著我國(guó)石油石化行業(yè)日益發(fā)展壯大，國(guó)家對(duì)環(huán)保、節(jié)能的逐漸重視，石油機(jī)械水平不斷提高。其中，抽油機(jī)的性能得到了極大的完善與優(yōu)化，從最初常規(guī)的游梁式演變成彎梁變矩式，直至現(xiàn)在數(shù)字化的塔架式抽油機(jī)。那么，和傳統(tǒng)的游梁式抽油機(jī)相比，塔架式抽油機(jī)在結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理以及主要性能上，究竟有哪些優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)呢？文章從這個(gè)問(wèn)題出發(fā)，對(duì)老式游梁式抽油機(jī)與新型塔架式抽油機(jī)進(jìn)行對(duì)比，并分析塔架式抽油機(jī)在油田里的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī);游梁式抽油機(jī);塔式抽油機(jī)

1塔式抽油機(jī)概述

塔式抽油機(jī)為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)、數(shù)字化控制技術(shù)、功率電子技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)高度結(jié)合的新型抽油機(jī)。通過(guò)自主創(chuàng)新的永磁同步電機(jī)與減速機(jī)構(gòu)組成的組合傳動(dòng)系統(tǒng)分擔(dān)了減速機(jī)的功能，解決了減速機(jī)易出故障的難題，提高了使用效率。它的出現(xiàn)填補(bǔ)了游梁式抽油機(jī)的空白，適合稠油井、高含蠟井、中高含水期大排量井和低滲透井重載強(qiáng)抽和間抽的采油氣要求，并具有適合抗風(fēng)、灘涂、低溫、高溫等多種復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的使用要求，擴(kuò)展了抽油機(jī)的應(yīng)用范圍[1]。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

結(jié)構(gòu)原理：電機(jī)直接帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪總成轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)需減速設(shè)備。依靠低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)在頂部進(jìn)直接驅(qū)動(dòng)滾輪帶動(dòng)抽油桿進(jìn)行抽油作業(yè)。塔架為直立式，盡可能使 T1=T2，運(yùn)行過(guò)程中勢(shì)能近似守恒，系統(tǒng)做功僅為克服阻力及平衡差，運(yùn)行功率顯著降低。

驅(qū)動(dòng)原理：拖動(dòng)系統(tǒng)在變頻器控制下驅(qū)動(dòng)繩輪正反轉(zhuǎn)換向、往復(fù)運(yùn)行，帶動(dòng)復(fù)繞在繩輪上的由抽油桿及配重體組成的平衡系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)上下運(yùn)動(dòng)，完成抽油動(dòng)作。

節(jié)能原理：傳動(dòng)系統(tǒng)效率較四連桿結(jié)構(gòu)提高40%以上抽油桿與配重間平衡率可達(dá)95%以上，運(yùn)行過(guò)程中勢(shì)能近似守恒，系統(tǒng)做功僅為克服阻力及平衡差，運(yùn)行功率顯著降低。與節(jié)能型游梁式抽油機(jī)對(duì)比節(jié)電率可達(dá)50-70%

塔式抽油機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)：在塔式抽油機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中，塔式抽油機(jī)其運(yùn)行的最大特點(diǎn)就是大轉(zhuǎn)矩、低轉(zhuǎn)速。因此，塔式抽油機(jī)的應(yīng)用，不需要利用減速機(jī)構(gòu)，電機(jī)能夠直接對(duì)驅(qū)動(dòng)滾輪進(jìn)行裝置，不需要進(jìn)行沖擊換向，因此，塔式抽油機(jī)的特點(diǎn)：慢沖次、長(zhǎng)沖程。正是塔式抽油機(jī)的這一特點(diǎn)，使得塔式抽油機(jī)具有，運(yùn)行穩(wěn)定、泵效高且低能耗的重要優(yōu)勢(shì)，由此可見(jiàn)，塔式抽油機(jī)在采油氣廠的應(yīng)用具有重要的意義。

塔式抽油機(jī)操作特點(diǎn)：在塔式抽油機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中，塔式抽油機(jī)其操作的最大特點(diǎn)就是，塔式抽油機(jī)能夠控制柜內(nèi)，并且利用變頻器，能夠進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)，因此，控制柜控制能夠使抽油機(jī)的換向、啟停、沖次調(diào)節(jié)、沖程等得以完成。塔式抽油機(jī)在采油氣廠的應(yīng)用，不僅能夠使人工操作的實(shí)際工作量得到有效地減少。同時(shí)，還能夠使參數(shù)調(diào)節(jié)進(jìn)一步得到穩(wěn)定安全的發(fā)展。除此之外，塔式抽油機(jī)所有的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，這些參數(shù)能夠在觸摸屏上，準(zhǔn)確地顯示出來(lái)，進(jìn)而能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)。

2塔式抽油機(jī)應(yīng)用前景研究

2.1工作原理

塔式抽油機(jī)在采油氣廠的應(yīng)用中，其主要的工作原理是，電機(jī)可以直接帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，進(jìn)而進(jìn)行軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要設(shè)備進(jìn)行減速。通過(guò)低速度對(duì)矩電機(jī)進(jìn)行大轉(zhuǎn)，在頂部直接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)滾輪，進(jìn)而通過(guò)帶動(dòng)抽油桿，隨后進(jìn)行正常作業(yè)。塔式抽油機(jī)的塔架是直立式的，因此，塔式抽油機(jī)在實(shí)際的運(yùn)行中，能夠進(jìn)行近似守恒，實(shí)際的系統(tǒng)作業(yè)，從而能夠使平衡差及阻力得到有效地控制，因此，其運(yùn)行的功率，能夠得到明顯的降低。

2.2塔式機(jī)的沖程沖次

在塔式抽油機(jī)的沖程沖次中，塔式抽油機(jī)不僅能夠?qū)ρb置進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且通過(guò)觸摸屏還能夠?qū)?shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)、顯示，可以達(dá)到直觀清楚的目的。觸摸屏能夠?qū)_程沖次進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。因此，當(dāng)發(fā)生故障情況時(shí)，可以開(kāi)啟自動(dòng)報(bào)警功能，同時(shí)還能夠?qū)?shù)密碼進(jìn)行設(shè)定，進(jìn)而能夠有效地防止滑參的情況出現(xiàn)。

2.3塔式機(jī)的排液速度

塔式抽油機(jī)的排液速度，相比于其他的抽油機(jī)，具有更大的優(yōu)勢(shì)。塔式抽油機(jī)匹配了長(zhǎng)沖程的抽油泵，因此塔式抽油機(jī)的排量更大。應(yīng)用塔式抽油機(jī)，相比于其他的抽油機(jī)，有著更大的優(yōu)勢(shì)，一方面，能夠使壓裂液的返排速度得以增快;另一方面，能夠有效地控制儲(chǔ)層受到損害。

2.4塔式機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)

塔式抽油機(jī)在采油氣廠的應(yīng)用，由于其技術(shù)特點(diǎn)，因此，塔式抽油機(jī)更具有一定優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際的應(yīng)用中，塔式抽油機(jī)的驅(qū)動(dòng)，應(yīng)用開(kāi)關(guān)的磁阻電機(jī)。因此，其啟動(dòng)的轉(zhuǎn)矩較大，其啟動(dòng)的電流比較小，可以進(jìn)行頻繁地正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，塔式抽油機(jī)的可靠性更高。上沖程沖次和下沖程沖次不能對(duì)稱(chēng)，因此，塔式抽油機(jī)的節(jié)能效果是最為顯著的，塔式抽油機(jī)相比于其他的抽油機(jī)，塔式抽油機(jī)的換向沖擊力比較小，因此，塔式抽油機(jī)能夠使抽油桿產(chǎn)生的斷桿現(xiàn)象得到有效地控制。相比于其他的抽油機(jī)而言，塔式抽油機(jī)具有運(yùn)行穩(wěn)定、高精準(zhǔn)調(diào)節(jié)配重的優(yōu)勢(shì)[2]。

3塔式抽油機(jī)節(jié)能分析

3.1用電量分析

對(duì)用塔式抽油機(jī)的電量進(jìn)行分析，塔式抽油機(jī)具有產(chǎn)液量較高的特點(diǎn)，但是，塔式抽油機(jī)的日用電量比較低，通過(guò)實(shí)際的情況可以看出，塔式抽油機(jī)在實(shí)際的應(yīng)用中，其節(jié)電的效果是最為明顯的。

3.2節(jié)能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

對(duì)塔式抽油機(jī)的節(jié)能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在實(shí)際的產(chǎn)液量相當(dāng)?shù)那闆r下，塔式抽油機(jī)具有更大的優(yōu)勢(shì)，塔式抽油機(jī)系統(tǒng)的效率是最高的，塔式抽油機(jī)的單耗較低。相比于其他的抽油機(jī)，塔式抽油機(jī)的系統(tǒng)效率更高，其單耗較低。

3.3性能對(duì)比分析

對(duì)塔式抽油機(jī)的性能對(duì)比進(jìn)行分析。相比于其他普通的抽油機(jī)而言，塔式抽油機(jī)具有更大的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際的運(yùn)行上塔式抽油機(jī)具有更大的優(yōu)點(diǎn)，塔式抽油機(jī)的傳動(dòng)效率更高，因此，塔式抽油機(jī)相比于其他的抽油機(jī)，更具有平穩(wěn)性能。

4 結(jié)束語(yǔ)

作為有桿泵抽油的地面采油氣設(shè)備，塔架式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，操作、維護(hù)方便，還具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、可控性好、安全系數(shù)高、附加動(dòng)載荷小、沖程長(zhǎng)、節(jié)能降耗、數(shù)字化銜接綜合效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種較理想的地面采油氣設(shè)備，具有較好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱改新，馮振國(guó)，趙衛(wèi)江.新型智能塔式曳引抽油機(jī)[J].裝備制造技術(shù)，2018，6（1 ）：33-34.

[2]張雪梅.運(yùn)用綜合節(jié)能措施降低機(jī)采能耗[J].中國(guó)石油化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2018，3（6 ）：25-26.