抽油机井节点控制与能耗影响关系研究

2012-11-15李阳大庆油田有限责任公司第六采油厂

石油石化节能 2012年5期

李阳（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

抽油机井节点控制与能耗影响关系研究

李阳（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

抽油机井口盘根和皮带是传输动力的重要环节，其松紧度直接影响系统效率和耗电量。盘根过松会导致井口漏油，盘根过紧引起电流上升，耗电量增加；皮带过松导致发生丢转，传输效率降低，而过紧导致皮带和电动机轴承磨损加速，耗电量也上升。因此，研究盘根和皮带能耗最低点的操作标准，合理调整皮带和盘根松紧度既可以降低抽油机耗电量，又提高了抽油机的系统效率。

皮带盘根系统效率松紧度能耗

2010年大庆油田第六采油厂全年总耗电量约11.5×108kWh，其中机采系统耗电占厂总能耗的1/3左右。因此提高抽油机系统效率，降低能耗是目前油田研究的重要课题。

研究表明，影响有杆抽油系统效率的因素较多，不仅受到抽油设备和抽汲参数的影响，而且还受到油井管理水平的影响。为了进一步提高和优化抽油机系统效率，先后进行了“抽油机井皮带、盘根松紧度与能耗关系试验研究”，总结出不同类型皮带、盘根松紧度与能耗变化规律，找到最合理的松紧度调整实施界限，便于指导现场实际操作，降低抽油机井能耗，达到节能降耗的目的[1]。

1 现场实际操作存在问题

抽油机井口盘根和皮带是传输动力的重要环节，其松紧度直接影响系统效率和耗电量。盘根过松会导致井口漏油，盘根过紧引起电流上升，耗电量增加；皮带过松导致发生丢转，传输效率降低，而过紧导致皮带和电动机轴承磨损加速，耗电量也上升。

在各矿的日常管理中，现场工人在保证抽油机正常运行的过程中，缺少节电意识，所以在调整盘根、皮带松紧做法上存在以上问题：

1）在日常管理中调整盘根松紧度，以光杆不发热、不带油为易。但现场大多数操作人员为了能够确保光杆光洁不带油，所以在紧盘根时自然要紧些，但是这样就加剧了盘根和光杆之间的磨损，增加了抽油机的耗电量。

2）对于皮带松紧调整，大部分现场工人上翻皮带后松手能恢复原状，或手按皮带弯曲在2指左右，启动不打滑为准。但由于皮带长短、宽窄以及人的经验不同，导致皮带松紧不一，耗电增多。

2 盘根松紧度与能耗的关系现场试验

2.1 试验测试方案与测试结果

现场选取抽油机泵况正常、盘根完好的抽油机井进行现场试验。并充分考虑了对各种盘根组合（O型、皮带、组合盘根等），光杆光洁度等因素的影响。分别对现场4口井进行了现场试验。

为了直观的研究和分析盘根松紧度对能耗影响的变化规律。分别对其中2口井进行测试，以盘根较松处起点，在拧紧的过程中每隔1圈为一个测试点，选取6个点进行测量，测得能耗变化曲线如图1。

为了更加精确的认知盘根松紧度与耗电量的关系，找到最佳节能操作合理区。在第一油矿6-F290（O型）加大了测试点的密度，并采用扭矩扳手为辅助测量工具，进行量化测量。以抽油机盘根最松状态（盘根发出轻微刺刺声响，但是不跑油，盘根盒扭矩为0N·s）为起点，逐渐拧紧盘根，在盘根最松拧到最紧（光杆发烫，用手转不动盘根）过程中，每转相同圈数为一个测试点，记录这些点的有功功率（每点测试时间不得小于10 min）。经现场实际测量，测得能耗变化曲线如图2。

2.2 实验结果分析

通过所测量的数据得出，抽油机能耗变化趋势见图2，在距离最松点1.5圈处到最紧点平均有功功率下降0.79k W，平均日节电18.96k W h。盘根由松到紧的过程中，由于盘根与光杆之间摩擦阻力增大，使得抽油机悬点载荷上升，表现为有功功率增加、系统效率下降。

结合试验数据和现场情况，确定盘根能耗最低点的操作标准是比最松状态拧紧30~50N·m（1~1.5圈）左右，此时井口不漏油，便于日常管理，抽油机光杆轻微挂点油星，盘根的润滑性最佳，即能延长了盘根的使用寿命，又降低了耗电量。经调整该井有功功率下降0.42k W，系统效率提高0.81个百分点。

3 皮带松紧度与能耗的关系现场试验

3.1 实验测试方案及数据

在现场选取泵况、功图正常的1口井（该抽油机皮带为D 6350型号）作为试验井，并采用抽油机紧带装置对该井进行皮带调整试验。以抽油机井电动机皮带最松状态（不打滑、皮带抽打状态）为起点，逐渐上紧皮带，每隔4 mm确定一个测试点。根据数据变化分析皮带松紧度对抽油机能耗影响。测得能耗变化曲线如图3，系统效率变化如图4。

3.2 实验结果分析

通过对试验数据的分析，皮带传动效率增加，但滑动摩擦损失增加，由于二者的共同存在，表现为从最松到最紧，有功功率先下降到最低后逐步上升。经分析皮带过松导致发生丢转，传动效率降低。此时电动机轴承受力不均导致电动机起初能耗高。而随着电动机的移动，在皮带由最松点逐步调至8mm点处的过程中，皮带与电动机咬合的越加的紧密，皮带的传动效率最佳，其电动机轴承受力点均匀，也使得能耗随之降低。而随着电动机的移动，使得过紧的皮带与电动机轴承的摩擦磨损加速，耗电量也随着上升[2]。

在皮带最松点，能耗并不是最小的，适当的上紧皮带，再距离电动机最松（图3中粗点）点7~8 mm处，有功功率最低，系统效率最高。实际点距离合理点8mm处平均有功功率下降0.16k W，系统效率提高0.81个百分点，平均日节电3.84 k W h。

经过现场统计所有的抽油机的皮带在运行一段时间后都存在过松的现象，抽油机紧带装置的安装，更好的解决了这一问题，并方便在日常管理中确定最佳电动机位置，解决电动机不易移动、更换皮带工作量大、不便于生产管理等现场实际问题，从而达到节电的目的。

4 制定抽油机井盘根、皮带松紧度合理实施界限

4.1 确定抽油机井盘根松紧度实施界限

从节能角度出发，盘根调整到不漏油最松状态下最节能，但从环保和管理角度，最松状态下抽油机运转过程中由于盘根损耗，短时间内会出现漏油情况，不利于环保，而且不易管理，过多增加现场工人劳动。

通过以上试验结果，我们制定出抽油机井盘根松紧度实施界限：

1）盘根盒应不刺不漏，光杆不发热。

2）盘根调整至不漏油最松状态下紧30~50N·m（1~1.5圈）左右，此时抽油机理论上应达到最佳节电和管理效果。

4.2 确定抽油机井皮带松紧度实施界限

由于在实际操作时不易测量标准中规定的施加压力，所以可简便采用电动机移动距离作为实施界限，制定6350型皮带松紧度实施界限。其余型号皮带有待以后进一步的分析确定。

1）电动机皮带轮与减速箱皮带轮四点成一线。

2）在安装抽油机紧带装置的前提下，以抽油机井皮带不打滑为最松点，调整电动机移动距离，使皮带适当绷紧，根据井的实际情况，6350型皮带，调整电动机距离皮带最松点7~8mm。

3）伴随抽油机井的运行，皮带也随之变形拉伸，建议现场管理人员进行动态跟踪。

5 经济效益分析

5.1节电效益

根据盘根松紧度与6350型皮带松紧度现场试验结果分析，对井7-201井进行现场试验。从盘根现场实际点到实施界限最佳点，有功功率下降0.71 k W，6350型皮带从实际点到最佳实施点，有功功率下降0.16k W。7-201有功功率下降0.87k W，系统效率上升4.73个百分点。单井日节电20.4 k W h，每度电按照0.54元计算，单井日节约电费11.016元。如果百口抽油机按照这以上试验结果进行调节，年可节约电费30×104元