抽油機節(jié)能技術(shù)淺析

霍焱

摘 要? 抽油機，是開采石油的一種機器設(shè)備，俗稱“磕頭機”。抽油機已成為國內(nèi)外油田主要的采油設(shè)備，但隨著設(shè)備長時間運行，設(shè)備存在老化的情況，導致抽油機能耗大、電能利用率低、后期維護費用高。根據(jù)抽油機運行的技術(shù)原理，通過加裝智能化的傳感器，對抽油機的運行參數(shù)進行實時采集和分析，以便對潛在故障提前預判和處理，從而實現(xiàn)抽油機的能耗分析和節(jié)能改進。

關(guān)鍵詞? 抽油機;節(jié)能;變頻控制;間抽控制

1引言

作為全國的大型油氣田之一，大慶油田的抽油機數(shù)量非常龐大，其中抽油機占總機采井的數(shù)量約為83%，抽油機井的耗電量每年約合500億度電。受能量轉(zhuǎn)換、工況環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境等因素，抽油機的系統(tǒng)運行效率較低，在機械傳遞過程中會產(chǎn)生很大的能量損失。通過技術(shù)手段，如可將抽油機系統(tǒng)運行效率提高6%到12%，即可以節(jié)約大量的用電成本，同時還可緩解供電緊張的情況，具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。

2抽油機系統(tǒng)能量損失原因

2.1能量損失因素

抽油機系統(tǒng)運行的是原理是電機的電能轉(zhuǎn)換為機械能，受相關(guān)因素影響，機械能在傳遞過程中發(fā)生損耗，能量逐漸降低，具體造成損失的考慮為以下六個方面：一是電機運轉(zhuǎn)造成的能量損失，主要是機械損失和熱損失;二是皮帶傳動部件運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的能力損失，主要是摩擦損失，也就是皮帶損失;三是減速箱內(nèi)部器件運轉(zhuǎn)，由于摩擦而造成的能量損失，簡稱減速箱能量損失;四是連桿裝置部件在運轉(zhuǎn)過程中，產(chǎn)生的能量損失，主要是由軸承摩擦、鋼絲繩變形造成的，統(tǒng)稱為四連桿能量損失;五是指抽油桿在運行時，由于磨損、震動等原因，造成的能量損失，可以理解為抽油桿能量損失;六是抽油泵工作中，由于內(nèi)部器件老化故障等原因，產(chǎn)生的能量損失，也稱為抽油泵機械能量損失。

2.2泵下動液面因素

大慶油田開采多年，油層性質(zhì)導致地層滲流能力變差，低產(chǎn)井的數(shù)量逐漸增多。通常情況下，抽油機是按照單井的最大化抽取量來設(shè)計的，因此在動液面不足，仍然采取正常的最大抽取量來運行，勢必出現(xiàn)“大馬拉小車”的情況，形成很低的泵效，這樣會造成大量的電能浪費。

3抽油機節(jié)能控制技術(shù)

3.1采用變頻節(jié)能控制裝置

在抽油機設(shè)備的供電端，安裝變頻控制裝置，是一種常見的節(jié)能技術(shù)手段，具有技術(shù)投入低、使用方便的特點，也因此得到了普遍應用。根據(jù)電機交變工作的特點，節(jié)能控制器利用內(nèi)嵌的程序驅(qū)動電機工作，將采集到的參數(shù)進行運算和處理后，自動調(diào)整抽油機運行狀態(tài)，改變光桿的運動頻次，實現(xiàn)上、下沖程的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。變頻控制器內(nèi)置放電反饋電路，具有電容補償功能，可節(jié)約一部分電能消耗。同時，變頻控制器可根據(jù)動液面情況，由固定運行調(diào)整為自適應的可變運行姿態(tài)，提高泵充滿系數(shù)及排量系數(shù)，動態(tài)調(diào)節(jié)驢頭的沖程次數(shù)和上、下沖程的速度，起到節(jié)電的效果。隨著機電一體化、電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻節(jié)能控制器的性能將進一步擴展提升，節(jié)能效果也會越來越好，在抽油機節(jié)能裝置改造上將會得到大力推廣。

3.2采用智能間抽控制系統(tǒng)

智能間抽控制系統(tǒng)主要包括三種設(shè)備，一是監(jiān)測驢頭運行狀態(tài)的角位移傳感器，二是監(jiān)測光桿受力的載荷傳感器，三是用于控制抽油機間歇抽油的RTU數(shù)據(jù)采集與控制箱。井場抽油機智能間抽設(shè)備，安裝示意圖見圖1。

間抽RTU控制箱包括示功圖和動液面采集機構(gòu)和間抽智能控制機構(gòu)。通過載荷位移傳感器，監(jiān)測游梁的轉(zhuǎn)動角度和驢頭的運行狀態(tài)，判斷光桿運行的上下死點。通過載荷、角位移位移傳感器和動液面?zhèn)鞲衅鞑杉竟D和液面深度，并將采集數(shù)據(jù)傳輸至間抽RTU控制箱，與間抽RTU控制箱內(nèi)存儲器內(nèi)存儲的泵深數(shù)據(jù)相比較，當液面在正常范圍內(nèi)，抽油機正常啟動連續(xù)采油，當動液面嚴重不足時，控制抽油機停止在安全位置;隨著井下情況的變化，在一定的周期內(nèi)，井下液面恢復到一定的高度時，間抽RTU控制器再次啟動抽油機，有效避免了“空抽”情況，達到節(jié)能降耗的目的。

4結(jié)語

抽油機的運行效率，涉及能量轉(zhuǎn)換、能量損失、工作環(huán)境、地質(zhì)情況等諸多復雜因素，只有通過對設(shè)備運行參數(shù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的綜合分析，方能找到制約提升系統(tǒng)運轉(zhuǎn)效率的要因，制定優(yōu)化方案，本文僅淺談了通過采用變頻節(jié)能控制裝置和智能間抽控制系統(tǒng)兩種技術(shù)手段，實現(xiàn)提升系統(tǒng)運行效率，相信未來隨著采油技術(shù)、機械技術(shù)、電子技術(shù)的成熟融合，會有更有效、更便捷的技術(shù)，來解決對抽油機的節(jié)能消耗問題。

參考文獻

[1]李建華，薛廣民，油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油氣生產(chǎn)中的應用，2013

[2]王文喜 ，大慶油田抽油機節(jié)能分析，中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（000）007

[3]張曉玲，于海迎.抽油機的節(jié)能技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J].石油和化工節(jié)能，2007，

[4] 檀朝東， 等. 油水井遠程監(jiān)控液量自動計量及分析系統(tǒng)[J]. 石油礦場機械，2007