抽油机节能现状与降耗措施的分析

朱枫

【摘要】当前我国油田开发中，大多数采用常规的抽油机进行机械采油。本文对常规采油的抽油机的优势进行分析，同时，指出最新的抽油机设备的性能不足的情况，通过把游梁式抽油机进行改造的同时，开发出无游梁式抽油机的相关性能，最大限度的改善抽油机的节能效果。

【关键词】无梁式抽油机；游梁式抽油机；节能与降耗

当前我国各大油田运用机械抽油机进行采油的用量大、能耗多，大约占油田总用电量的75%以上，是影响油田采油成本的关键因素。最近几年，我国各大油田以及制造单位在油田抽油机的具体节能上做出了很多的尝试和努力。当前市场上出现了各种类型的抽油机设备以及节能装置，用于试验和应用的新型抽油机就有100多种，将近数万台[1]。

一、目前常规抽油机的节能现状

一般说来，油田选择什么型号的抽油机由用户说了算，因为只有他们清楚需要什么型号的抽油机。油田单位进行抽油机的选择，首先考虑的是其可靠性要高，出现事故的情况相对较低，安全性能较好。常规抽油机的工作条件以及工作环境非常恶劣，其具体表现是：一是，在没人看守的时候还是在运作的；二是，除了正常的修井、维护、修理的时间以外，要求抽油机要一年365天，每天工作24小时，不能停止；三是，在条件极为困难的时候，也要不停的工作，例如，在野外露天、风霜雨雪、严寒酷暑等环境下；四是，抽油机的抽油杆要上下不停的转动，每天要进行数千万次的换向工作，伴随换向工作的不断加大，其换向的载荷力度不断加大。基于这种较为严酷的条件下，所以要求抽油机要有非常高的可靠性，只有这样才能保持抽油机的工作效率[2]。

游梁式抽油机的能耗非常多，由于这种问题的出现，给新型抽油机又提供了新的契机。近几年，中石化、中石油以及各大油田纷纷进行抽油机的改革。后来研发出来的新型抽油机有：皮带抽油机、链条抽油机、液压抽油机等，这些抽油机的优点非常的多，例如，重量较轻、占地小、节能效果好、抽油冲程长、平衡效果好等。在性能可靠性方面均高于常规的游梁式抽油机。

二、无游梁式抽油机与常规抽油机的节能特点

目前，在中石油的油田以及大庆油田的采油中，有两种无游梁式抽油机进行试用。一种是复式永磁抽油机，其工作效率高以及功率因数高，是普通电机节电的35-58%；另一种是曲拉式抽油机，这种机型结构简单，使用钢材量较少，通过优化力的传输进行节能，比普通抽油机节能45%以上。中石化油田中，还研发了长环形齿条抽油机，这种抽油机的核心技术是采用了轨迹链条换向结构，新研发的长轨形齿条换向结构，其重要目的是用齿条代替链条，充分提高了抽油机的可靠性能的同时，进一步减少了传动链，使抽油机的工作效率显著提高。

常规抽油机的转子中有一种钕铁硼永磁的材料，可以在一定的时间内保持一定的磁场，因为转子的转速和定子的磁场完全同步，没有损耗，并且转子不需要外加电源，转子的转差率为零，所以，启动力矩较大。其工作效率可达95%以上，启动力矩最大可达3.6倍，即使在轻负荷时其工作功率可达0.90以上，并且不需要电容补偿。常规抽油机中配有节能控制器，根据每一个抽油机的实际消耗功率的变化进行通电和断电控制，其内部配置的电脑可以进行自动辨识其断电的位置。常规抽油机利用整个系统的势能进行释放，在具体发电时，不是对电压进行调节，而是直接把电源切断，同时，把节能的性能发挥到最大[3]。常规抽油机运行成本较低，具体的维护较为方便。据有关调查结果显示，当前，常规的抽油机以及在其基础上研发出来的新型的抽油机，是游梁式节能型抽油机，每年的维修费用在2100元左右。但是，目前市场中最新产品，无游梁式节能型抽油机的维修非常在8000—10000元间，大小是游梁式抽油机的5倍还多，具体的维护时间各不相同，无游梁式抽油机的维护时间是游梁式抽油机的3倍，所以，对于维修的人员的素质要求极高。

三、游梁式抽油机的降耗措施与分析

1.復合平衡降耗分析

该方案主要是针对有游梁式抽油机的尾部，使用平衡装置实现其调整功能，并且与曲柄平衡形成复合平衡，如图1所示。复合平衡状态的形成，使减速器的峰值扭矩达到最小的状态，从而实现抽油机在运转过程中保证最佳负荷状态，并且可以促进抽油机运行效率的提升。在游梁式抽油机的尾部设置平衡装置以后，可以将减速器的扭矩峰值降低，降低抽油机的运行负荷。

2.游梁平衡的改造

在游梁式抽油机的尾部添加平衡装置的同时，可以在尾部增加固定装置，这样可以减少曲柄的长度，从而降低扭矩负荷，使得抽油机的荷载系数降低，提高电动机的工作效率。与复合平衡改造方案相比，游梁平衡改造方案的减速器扭矩曲线波动更为平缓，峰值更低。

3.双驴头的改造

双驴头改造方案将对称平衡与下偏平衡理论进行结合，主要是对悬点静载荷和动载荷进行分别平衡，降低减速器的净扭矩和负扭矩，体现了非常好的节能性。该方案通过改变四杆机构的尺寸，达到降低悬点载荷的目的，如图2所示。与上两种方案相比，双驴头改造方案效果更好，减速器扭矩曲线波动更平缓。

四、改造结果

通过上述几种改造方案可以看出，改造后的电动机功率随着周期荷载的不断增加而增加，因此，改造方案的实施可以达到节能的效果。由于受到实际运行环境和使用条件的限制，在进行节能方案的选择与实施方面，要从抽油机运行的实际情况出发，选择合适的节能改造方案，才能达到最佳的节能效果。通常情况下，双驴头改造方案在节能方面的效果更佳显著，复合平衡改造方案在电机稳定性方面较强，而游梁平衡改造方案与其他改造方案相比，造价较低，经济性更强。

结束语

抽油机的节能降耗性能还要看油田的内部管理能力，油田管理者要积极对员工进行抽油机节能使用培训，强化职工的节能意识，同时，油田企业要积极进行技术改造，在降低抽油机成本的基础上，全面提高油田的可开发效益。

参考文献

[1]崔振华，余国安等.有杆抽油系统.北京：石油工业出版社[M].2013，12（36）：99-102.

[2]张连山.2013年抽油机技术发展水平预测[M].石油机械，2013，21（12）：43-46.

[3]檀朝东，张士诚等.国外有杆抽泵采油技术、水平及技术指标综述.世界石油工业，2013，3（6）：33-39.

[4]周维.游梁式抽油机节能技术的现状与展望[J].石油矿场机械，2013，16（5）：28-32