常规抽油机节能潜力分析

白冬杰

【摘要】随着时代的发展，我国采油事业得到了较快的发展。抽油机作为油田采油的主要设备之一，面对日益紧张的能源紧缺和节能环保的需要，就必须对抽油机，尤其是抽油机的节能改造已经迫在眉睫。基于此，本文主要结合常规抽油机的特点，就常规抽油机节能潜力和相关改造措施进行了分析。

【关键词】常规抽油机 节能潜能 分析

常规抽油机作为油田能耗大户，加强常规抽油机的潜能分析，有助于抽油机的节能改造，节能更多的能源的同时助推我国采油事业的可持续发展。那么作为新时期背景下的采油工作者，应该如何做好常规抽油机的节能潜能分析和节能改造呢？

1 浅谈常规抽油机的特点

常规抽油机的特点主要表现在以下两个方面：一是负荷属于脉冲负荷，且负荷经常发生较大的变化；二是启动转矩较大，因而启动比较困难。由于这两个特点，如果选用一般异步电动机作为抽油机的驱动，从而出现“大马拉小车”的情况。而我们在选配电机过程中需要考虑诸如砂卡、结蜡等油井异常情况，因而抽油机的配套电动的装机功率往往很多，从而导致抽油机正常工作负载率低下，且一般不超过30%。由于电机运行负载率较低，导致电机效率和功率因素较低，最后导致大量的电能浪费^[1]。

2 分析常规抽油机的节能潜力

常规抽油电动机工作时各能耗部件均有可能存在节能潜力。因而以下笔者分别从电机、皮带、减速箱、换向机构、盘根盒等部件工作时和抽油管柱、抽油杆和抽油泵在井筒工作时节能潜力大小作出以下几点浅析^[2]。

2.1 电机节能潜力分析

在抽油机抽油过程中，电机每工作一个冲程，其次输出功率会出现两次极大和极小的瞬时功率，当瞬时功率极大时比额定功率大，极小时又是负功率，也就是不仅电动机没有功率输出，还要抽油杆的拖动发电。因而抽油机的荷载因周期性的波动导致电动机的转速也上下波动，进而增加电机能耗。一般情况下，仅电机损耗就能达到35%±5%，因而电机的节能潜力较大。

2.2 皮带节能潜力分析

皮带在传动过程中会产生一定的能量耗损，但目前所采用的皮带在工作时都具有较高的传动效率，一般在95%到95%之间，因而就目前技术条件来看，皮带传动部分的节能潜力已经不大。

2.3 减速箱节能潜力分析

减速箱在工作时产生的能耗主要来源于轴承和齿轮，当润滑条件较好时，其总功率损失在10%左右，当润滑效果不佳时，不仅增加损失功率，还会降低效率。由此可见，我们只要在日常工作中最好减速箱的维护和管理，那么其节能潜力就会变得很小。

2.4 换向机构节能潜力分析

由于不同的抽油机的换向机构不同。因而在此笔者就以最为常见的梁式抽油机为例，其换向机构为四连杆机构，通常能量损失在5%左右，且在很多情况下，其效率不能得到大幅度的提高，因而在日常工作中只需要对其平衡进行合理调整，那么换向损失就能减少。由此可见，其具有较大的节能潜力。

2.5 盘根盒节能潜力分析

盘根盒的能量损耗主要是其与光杆摩擦造成，只有其安装不当时才会导致大量能量的损失，因而同减速箱类似，只要在日常工作中加强维护和管理，那么就几乎没有节能潜力。

2.6 井筒能量损失

井筒能量损失共计抽油杆、抽油管柱、抽油泵三种能量损失，影响的因素包括杆柱组合、泵深、泵径、沉没度、冲程、冲次、运行摩阻、充满系数、杆（管）偏磨、原油粘度、气体、结蜡状况及地层供液能力等。井筒能量损失可以通过工艺设计的优化来调整，提高的潜力较大。

3 常规抽油机的相关节能改造措施分析

从上述分析来看，常规抽油机在工作时，电机和井筒工作时能耗最大，因而以下笔者重点对这两类部件提出节能改造措施^[3]。

3.1 电机节能改造措施分析

当前，很多油田企业迫于资金压力，一些新型的节能电机在油田采油中难以得到广泛地推广和使用，例如三相永磁同步电机、超高转差率电动机、电磁调速电机等。结合这一实际，笔者建议电机节能应选用变頻技术进行起动速度调控，有效改善常规抽油机由于做功低效的现状，从而确保次次都抽油，消除无效抽油，降低运行维护成本，节约电费开支，提高工作效率。这是由于变频器能改变电机的启动属性，从传统的启动难改为软起动，不仅启动电流小，而且给电网冲击也小，从而极大的降低起动能耗，并减少电动机对机械的冲击而延长寿命，尤其是功率因数能提高至0.9，极大的减少了能量的损耗。

3.2 井筒节能改造措施分析

3.2.1 着力提升有效功率

要想提升有效功率，就必须提高有效扬程和提高泵效。这是由于有效功率=（油井产液量×有效扬程×油井液体的密度×9.8）/86400000，其中86400000和9.8是固定的，86400000代表每天的秒数，9.8代表重力加速度，即9.8m/s，而只有油井产液量和有效扬程是变化的，那么就应提高泵效提高油井产液量，通过提高有效扬程提高有效功率。为了提高泵效，应对加强各自油井特点的研究，并制定关于如何提升抽油泵充满系数的改善对策，例如油气较高，则应在井内安装气锚，若又粘稠则应制定降粘对策，对于深井采用油管锚定，以减少冲程损失，若油井会出砂，则应选用防砂泵等等措施来提高泵效。而为确保有效扬程的提高，应结合区块实际，选择针对性的沉没度，确保动液面的深度和油压、套压得到合理有效的控制，从而有效预防扬程过低或超过。但是泵挂到一定深度时，若有效扬程超高，就会减小沉没度，降低泵效，降低产液量，进而对系统效率的提升产生影响。

3.2.2 降低最大载荷和交变载荷

抽油杆柱重量增加，光杆功率增大、井下效率降低。

设计杆柱时可采用多级组合和应用高强度抽油杆，降低悬点载荷。随着泵径的增大，最大载荷和交变载荷增加，抽油系统所需输入功率增大，从而导致电机额定功率的增加，系统效率降低。在保证产量的前提下，降低泵径，有效降低能耗。冲次增加，最大载荷和交变载荷增加，同时在减速箱、四连杆机构及盘根盒处的能量损耗也随之增加。在保证产量的基础上，尽量采用较低冲次生产，既提高系统效率又减少杆管断脱次数。

4 结语

总之，对常规抽油机节能潜能分析具有十分重要的意义。不仅能找出能耗重点所在，还能结合其节能潜力的大小采取有效的节能改造措施，提高工作效率，降低运行成本，达到改造目标。

参考文献

[1] 刘晨，赵万春.常规抽油机节能潜力分析及对策[J].石油和化工设备.2011，14（06）：63-67

[2] 刘晨.常规抽油机节能潜力分析及对策[J].内江科技.2011，（05）：50-61

[3] 常瑞清；刘建春；李春红；鲁明延.常规抽油机节能潜力分析[J].油气田地面工程.2008，27（02）：43-44