抽油机地面效率影响因素分析

2016-02-05李庆国大庆油田有限责任公司第三采油厂

石油石化节能 2016年8期

李庆国（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

抽油机地面效率影响因素分析

李庆国（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

抽油机是油田主要耗能设备，因其结构可靠被广泛应用，约占机采设备的65%。目前油田常用抽油机类型主要为常规游梁式抽油机，对于游梁式抽油机的地面部分，影响地面效率的因素主要分为三类：一类为电气部分，即变压器和电动机；第二类为传动部分，主要为皮带、减速箱；第三类为平衡部分，主要是平衡块的调节。根据变压器及电动机的效率曲线，合成电气系统的合理运行区间为负载率在30%以上；分析皮带、减速箱的运行特性，给出皮带调节的合理范围挠度在1.7 cm左右；给出了平衡度的合理调节范围在93%～97%之间。分析抽油机地面效率影响因素及采取相应的对策，这有利于节能减排，减少生产成本，并对油田实际生产有相当重要的现实意义。

抽油机；地面效率；影响因素；对策

游梁式抽油机是一种后置式的四连杆结构，由于本身结构上的不合理，导致平衡效果差，载荷低，能耗高[1-2]，效率低。抽油机系统效率分为地面效率与井下效率两部分。影响地面效率的因素主要分为三类：一类为电气部分，即变压器、配电箱及电动机；第二类为传动部分，主要为皮带、减速箱；第三类为平衡部分，主要是平衡块的调节。只有对地面效率进行分解分析，才能够使游梁式抽油机优化运行。通过对抽油机地面效率影响因素的分析及对策的研究，不仅有利于节能减排减少生产成本，而且促使油田生产能力进一步提高。

1 电气部分

游梁式抽油机电气部分主要为变压器、电动机，而不同变压器、电动机的效率也各不相同。图1是Y2系列电动机37 kW异步电动机，及其配套容量为50 kVA的S11变压器的效率、损耗、功率因数随负载率变化曲线。

如图1所示，变压器效率随负载率升高呈现先增加后降低的趋势，空载损耗不随负载率变化而变化恒定不变，负载损耗与负载率平方成正比。

电动机额定负载内，效率与功率因数随着电动机负载率的增加而增加，负载率越低增加幅度越明显。

图1 变压器、电动机效率与负载率关系曲线

图2 变压器、电动机合成效率与负载率关系曲线

变压器、电动机作为抽油机井常用电气设备，是否合理匹配对现场抽油机电气部分效率影响较大，如图2所示。以现场常用变压器、电动机匹配（变压器50 kVA，电动机37 kW）计算，整体电气系统合成效率在电动机负载率为80%左右时最高。目前现场电动机负载率平均约为20%，合成效率为62.45%。其中，变压器效率为72.5%，电动机效率为86.12%。变压器与电动机的合理匹配，还需要考虑电动机的安全规范及其长期稳定运行。

目前，现场无法直接测量电动机输出功率，只能给出电动机功率利用率，表1为某台异步电动机功率利用率与电动机负载率对应关系。

表1 异步电动机功率利用率与电动机负载率对应

如表1所示，电动机功率利用率为电动机输入功率额定功率的比值，电动机负载率为电动机输出功率与与额定功率的比值，所以功率利用率大于负载率。如某采油厂电动机功率利用率平均为26.41%，可以估算出负载率平均在20%左右，在保证安全生产的前提下，节能潜力较大。针对负载特点进行合理的电动机匹配，真正有节能效果的控制箱是抽油机井拖动部分提高运行效率的主要手段。