大庆油田抽油机井节能管理措施分析

闵丽霏（大庆油田有限责任公司第一采油厂）

目前，大庆油田油井举升方式主要以抽油机为主，它的主要作用是完成采油任务，用以将油井产出液从井下举升到地面。抽油机在大庆油田各种类型机采装置中，占重要地位，约占油井人工举升设备的78.5%，是油田使用最广泛的一种机械采油装置。抽油机是油田的耗电大户，其用电量约占油田总用电量的37%左右，占油田总用电量的比例高，且总体效率仅在23%左右，效率低，造成能源浪费，增加采油成本。

1 抽油机工作原理

抽油机的作用是将电动机的旋转运动变成悬点的往复运动。根据基本工作原理，可以认为抽油机主要由以下四个系统组成，即动力传动减速系统、换向系统、平衡系统和支撑系统。由于各种抽油机的动力传动减速系统和支撑系统的工作原理和结构基本相同或类似，所以抽油机的结构形式主要由换向系统和平衡系统决定。

电动机通过三角皮带传动带动减速箱，减速后由四连杆机构把减速箱输出轴的旋转运动变为游梁驴头的往复运动。驴头带动光杆和抽油杆作上下往复的直线运动。通过抽油杆将这个运动传给井下抽油泵中的柱塞（或称活塞）。在抽油泵泵筒的下部装有固定阀（吸入阀），而在柱塞上装有游动阀（排出阀）。当抽油杆向上运动，柱塞作上冲程时，固定阀打开，泵从井中吸入液体。同时，由于游动阀关闭，柱塞将它上面油管中的液体上举到井口，经过采油树排入到地面集输管线。当抽油杆向下运动，柱塞作下冲程时，固定阀关闭而游动阀打开，柱塞下面的液体通过游动阀排到它的上面[1]。

2 抽油机节能管理措施

管理节能是抽油机井节能的重要手段，管理节能资金投入较小，主要靠运行管理人员掌握各类设备和各系统耗能规律，针对不同系统，合理调整系统参数，科学维护最大限度的合理调配运行设备。

抽油机井节能管理措施主要有：调整盘根松紧度、皮带松紧度、平衡等设备状态；调整冲程、冲速等生产参数；抽油机井优化设计；更换调配抽油机、抽油泵、电动机等设备。

2.1 盘根松紧度调整

盘根盒是地面设备与地下设备的界限，是防止井液从井口泄漏的密封装置。适当的盘根松紧度是保证光杆正常工作的重要因素，其松紧度对系统效率以及耗电量有直接的影响。盘根调整过松会导致密封不好、井口漏油，而过紧会增大光杆与盘根的摩擦力，造成载荷增加，盘根过紧对抽油机系统效率会有1～2个百分点的影响，对输入功率产生0.5～2.0kW的影响。

盘根松紧调整标准：盘根密封必须要有一定的窜动量，该指标不能低于0.2～0.4mm，以盘根表面有一层油膜但不漏油为最佳。

2.2 皮带松紧度调整

皮带是将电动机动力传递给抽油机的中间过渡性媒介，也是抽油机的一级减速装置，由于弯曲损失、摩擦损失、风阻损失、弹性滑动损失、打滑损失等损失的影响，皮带传动有一定的能量损失。皮带的传动效率是抽油机系统效率的组成部分，皮带过松时，皮带将在皮带轮上打滑，使小皮带轮急剧发热，传输效率降低；皮带过紧时，轮轴所承受的作用力增加，容易产生磨损，增加消耗功率，对系统效率也会产生影响。因此，必须确立合理的皮带松紧度标准，保证皮带轮正常传动。

2.3 调平衡

抽油机井平衡率为抽油机正常工作时下冲程峰值电流与上冲程峰值电流的比值。抽油机平衡度标准是80%～110%。通过对比分析，平衡率良好的抽油机比平衡差的抽油机平均耗电可减少5%以上。抽油机平衡率越低，则需要电动机提供的动力越大。因为抽油载荷是每时每刻都在变化的，而平衡配重不可能和抽油载荷作完全一致的变化，才使得游梁式抽油机的节能技术变得十分复杂。抽油机的配重严重不平衡，导致抽油机的起动扭矩很大，惯性也很大，从而造成较大的冲击电流，冲击电流不仅浪费掉大量的电能，而且严重威胁到设备的安全。通过对大庆油田历年监测数据分析，平衡率合格的抽油机系统效率也较高，欠平衡和过平衡幅度越大，系统效率也越低，轻度欠平衡比过平衡系统效率高。

针对平衡率不合格的抽油机，应及时调整平衡配重，对于过度欠平衡的抽油机，可以采用常规抽油机下偏杠铃节能改造，达到有效削减峰值扭矩的作用。

2.4 调整参数

随着油田开发时间的延长，部分油井地层供液能力变差，导致深井泵的泵况不合理，造成油井沉没度降低，泵效降低，举升高度增大，单耗增高。这种情况需及时采取下调冲速和冲程，使油井从参数偏大区进入到参数合理区，改良供排关系，降低机采能耗。

2.5 整体优化

将抽油机井作为一个有机整体，在保证油井产量不变的前提下，如何从产液量、含水率、动液面、油层深度、原油密度、油气比、饱和压力、溶解系数、油层温度、析蜡温度、地表温度、井斜参数等已知参数来设计优化：抽油机机型、电动机机型、管径、泵挂、泵径、杆柱钢级、杆柱组合、冲程、冲速等求解参数，并使之达到最优组合，减少能量传递和转化过程中的损失，从而获得提高机采效率的措施和手段。

2.6 机泵优化

由于油井供液状况动态发生变化，导致载荷和消耗功率也随之变化。有部分井载荷降低使电动机功率利用率降低，如部分井产液下降，原装电动机功率偏大，出现“大马拉小车”的情况，造成浪费；另有部分井载荷增大时，电动机功率利用率增加甚至过载，造成电动机过载耗能或电动机烧毁。

针对该类问题，对地面参数无可调整余地，且长期无其他增产措施的抽油机井，在保证油井正常生产的情况下，通过机型与泵径、产液的合理匹配，提高设备运行效率，从而降低能耗。主要措施包括：

1）更换小泵：针对产液量低、沉没度低、地面参数无调整余地的井，通过作业加大检换小泵的力度，可有效提高泵效，提升系统效率；

2）降机型：通过对油井产液规律进行分析，以及优化杆柱组合，开展抽油机载荷、扭矩计算方法适应性研究，用于指导抽油机合理选型，降低机采能耗；对负载率低的抽油机井，机采能耗相对较高，可采取抽油机降型措施。

3）改造电动机：由于抽油机启动力矩大，需要较高的装机功率，而实际运行过程中消耗功率较小，因此造成了正常运行时电动机功率利用率低。通过对近些年大庆油田机采井监测数据分析得知，中区采油厂抽油机电动机功率利用率平均在30%左右，外围采油厂抽油机电动机功率了利用率在24%左右。而普通三相异步电动机在功率利用率低于80%时，效率较低，因此需要提高电动机功率利用率。通过更换功率较小的电动机，应用新型高效电动机或节能抽油机等节能技术，或将可调速电动机调低转速运行等具体措施，提高电动机负载率。

3 结论与认识

长期以来，大庆油田通过加大节能资金投入，推广应用了大量节能设备及节能新技术，取得了良好的节能效果。但切实可行有效的抽油机节能管理措施在节能降耗方面作用不可忽视，随着油田开发规模的不断增大，机采系统用能控制难度也逐年增加，以最小的投入、最佳的操作获得最大的节能效益是当前生产条件下的目标，积极推广应用各种节能管理措施，对降低抽油机能耗，提高机采节能管理水平，助力油田发展具有重要意义。

[1]萧南平.游梁抽油机节能新途径和节能蓄能器[J].石油机械,1996,24(7):36-37.