节能降耗技术在机械采油中的应用

张 涛 董兰玉

（玉门油田公司 老君庙采油厂，酒泉 735200）

石油资源是工业发展必不可少的战略资源，为了提高石油产量，我国一直采用机械采油的方式进行石油开采。在实践生产中，人们发现，虽然机械采油的采油效率比较高，但是能耗也随之升高，这就导致石油开采的成本居高不下。近年来，随着绿色开采理念的普及，节能降耗技术在降低石油开采成本中起着越来越重要的作用，加强节能降耗技术在石油开采中的应用，不仅在微观层面有效地维护了石油企业的利益，也从战略上维护了国家的能源安全。

1 机械采油的能耗分析

机械采油的过程就是将电能转化为机械能，而采油设备中的大部分都属于电气设备，因此能耗主要指对电能的消耗。从国家采油设备的装机总量来看，虽然机械采油系统只占采油总设备数量的三分之一，但是用电量占总用电量的二分之一。由此可以看出，机械采油的能耗问题是非常值得研究的。由于节能降耗设备在我国采油行业中没有得到很好的应用，设备更新率不足，导致单位能源产品产量的能耗水平还是比较高。

2 几种节能降耗技术的应用

随着国家绿色能源政策的出台和国家对能源结构的不断调整，近年来，在能源革命和环保节能思想的影响下，一批油气开采方面的新型节能技术企业诞生，其推出的节能降耗技术在油气开采行业中也逐渐得到应用，这里介绍几种主流的应用技术。

2.1 螺杆泵采油技术

传统的采油方式是使用抽油机进行采油作业，抽油机的体积比较大，油耗高，价格不菲，污染较大，更多的采油企业已经开始淘汰这种落后的系统。而螺杆泵采油技术具有体积小、价格低廉、维护简单、效率高产、使用方便和污染少的特点，在机械采油行业中得到广泛应用，前景看好。

螺杆泵的工作方式是可调节的，其结构构成是，通过螺杆与衬套组成一个严密的封闭式密封腔体，在抽取石油的过程中，操作人员可根据地下油层的供油能力来设定转子的速度，使其运行符合开采需求，从而达到降低用电量的目的。根据实践反馈数据，该设备开采同等容量的石油，耗电量只有传统抽油机的2/3，这样就有效降低了开采成本。

螺杆泵比较适合稠油、含砂量高和含气量较高的油井的开采。对于传统抽油机来说，在这样的条件下进行开采，容易造成井口气锁问题，而螺杆泵的携砂性能较好，不会泄露原油，这就使得该技术的适用性大大增强，更容易被采油企业所接受。

2.2 间歇采油技术

油气资源的分布不均匀导致了油井油气资源存储的不均衡，这就要求在开采石油资源的过程中，必须视情况采取不同的开采技术。对于产量较低的油井，为保证开采工作的顺利推进，避免对油气资源造成较大浪费，人们研发出一种新型的开采技术，即间歇式开采技术。这种技术又分为两种：活动式螺杆泵间歇采油技术和提捞采油技术。

2.2.1 活动式螺杆泵间歇采油技术

该技术的优点是可以减少原油输送环节，避免传统抽油机复杂的油气输送处理环节，降低了耗电量。该技术的具体实施过程为：在井下通过万向联轴节与螺杆泵的井口驱动部分相连，在井上使用拖拉机动力将原油从井下吸取传送到油罐车油罐中，油罐车直接将原油送至油品处理基站进行处理，通过联动操作，大大简化了采油程序，提高了采油效率，降低能源消耗。

2.2.2 提捞采油技术

抽油机由于自身的缺陷，运行时的费用消耗环节较多，如电费、药剂费、洗井费和作业成本费用等，这些费用造成抽油机的运行成本很高，而提捞采油机不存在电费和药剂费用，综合运行成本也远低于抽油机，这就减少了提捞技术的普及阻力。同时，提捞采油技术不需要专门配备电力设备和输油管线等其他井用设备，这使得开采成本大大降低，缩短了投资成本的回收期限。

由于石油是不可再生资源，一些油井进入开发后期以后，油气资源逐渐枯竭，在这种情况下，再次使用复杂的采油设备会导致采油成本超出预期收益。出于降低生产成本，节约开发资源的考虑，在油田的后期开发中，提捞采油技术得到了大量的采用。

2.3 抽油机井上的节能改造

控制机械采油中的能耗，除了采用新技术以外，对原有抽油机进行技术配套也是一种可行的方法。在实际生产实践中，可以通过给抽油机加装节能设备的方式达到降低能耗的目的。

节能抽油机的改造和装备。由于抽油机是机械采油的主要设备，因此应将抽油机节能改造作为首要的实现目标。长期以来，我国在机械采油方面采用的都是一种叫游梁式抽油机的设备，该抽油机设备结构较为简单，可靠性高，但是在能耗方面存在明显的不足，我国科研人员经过对该抽油机长期的摸索改造，开发出几种新型的节能型抽油机：双驴头型和偏轮型抽油机。这三种抽油机在继承游梁式抽油机优势的基础上，弥补了其在节能降耗方面的不足，推动了节能降耗技术在该系统中的进步和创新。

2.3.1 双驴头型抽油机

该型抽油机的科学依据是，原有抽油机的四连杆结构表现出扭矩的变化与正弦的规律相同，因此在改造实践中，科研人员以减少静扭矩变化程度为目标，将游梁后臂的设计形状改变为圆弧形，再在游梁与横梁之间增加衔接部件，通过优化传统抽油机的四连杆结构，真正实现了降低能耗的目的。

2.3.2 偏轮型抽油机

为了实现节能降耗，研发人员以实现降低电动机额定功率为着力点，通过摸索思考，发现抽油机的四连杆结构如果改造成六杆结构，将能更好地提高抽油机的能耗平衡性能。结合游梁式抽油机的技术基础，科研人员在抽油机的后端增加两根杆件，把抽油机后端、连杆铰接成六杆结构，这一创新降低了输出扭矩的数值，达到了节能降耗的目的。

以上两种改良型抽油机弥补了原有抽油机在节能降耗方面的缺点，提高了传统抽油机的工作效率，有效地利用了旧有资源，避免了购买新设备所花费的大量资金，切实降低了油井开采成本，使得传统抽油机得到更全面的开发和革新。

3 结语

随着石油资源储量的不断减少，石油资源的开采难度越来越高，相比西方发达国家，我国石油企业在单位开采收益上的能耗仍然较大，这就要求石油企业应从维护国家能源安全的角度出发，一方面重视节能降耗技术在企业日常运营中的必要性，加大对节能降耗技术的研发和在石油开采中的应用，另一方面应加强与国外先进企业的交流合作，吸收先进的管理经验和节能降耗技术，提高在激烈竞争环境中的赢利能力。