油田抽油机节能措施井合理利用解析

李运亭 杨庆峰 马洪庆

【摘  要】目前，大庆油田进入高含水期，某些区块甚至进入特高含水期，相当一部分油井供液不足，有杆泵抽油系统能耗问题日趋严重，系统效率比较低。因此，深入开展有杆泵抽油系统节能降耗工作，对提高油田的采油工程技术水平和经济效益具有重要意义。然而不同的节能技术在一定的条件下都有节能效果，但并不是所有的节能技术用在一起节能效果最好，而是需要综合考虑节能措施合理优化组合，才能收到最佳的节能效果，获取最大的经济效益。

【关键词】节能;间抽;措施

1  地面设备

抽油机井应用的节能技术主要是在地面部分，并且主要是针对抽油机的结构及其拖动装置（电机和配电箱）的性能来开展的。抽油机节能技术分为两类，一类是节能抽油机，主要是通过降低减速箱峰值扭矩，使电机功率下降，有皮带抽油机、异相复合平衡抽油机、异相平衡抽油机等。另一类是对常规抽油机进行节能技术改造。抽油机拖动装置节能技术也分为两类：一类是节能电机，主要有永磁电机、高转矩电机、变频调速电机和一体化拖动装置。另一类是节电箱，主要是控制电机定子绕组Y-△转换调压、功率因数控制器和变频调速以及无功功率补偿等。

1.1节能抽油机

双驴头抽油机节能原理：该机以常规抽油机为基础，对四连杆机构进行了改进，采用变径圆弧状游梁后臂，游梁与横梁间采用柔性连接件等特殊结构。由于变参数四连杆机构的作用，使其扭矩变化接近正弦规律，静扭矩波动较小，从而达到节能的目的。

1.2节能拖动装置

抽油机拖动装置节能技术也分为两类：一类是节能电机，主要有永磁电机、高转矩电机、变频调速电机和一体化拖动装置。另一类是节电箱，主要是控制电机定子绕组Y—△转换调压和采用功率因数控制器调压以及无功功率补偿。

1.2.1节能电机

日常油田生产中抽油井“大马拉小车”的现象较普遍，使配电线路的功率因数降低，配电线路网损增大。造成这一现象的原因是游梁式抽油机是一个四连杆机构，启动时静载力矩较大，正常工作时驴头悬点载荷是交变的，其负荷特性也是交变的。电机的电流、功率、功率因数随着抽油杆上下冲程的变化而变化，为了克服启动时负载的静载力矩，对于普通的Y系列电机只得加大容量，这就造成了“大马拉小车”。为解决这一问题，采油一矿应用了高转矩电机、超高转差电机、永磁同步电机、一体化拖动装置等节能技术。

1.2.2节电箱

节电箱节电原理及特性：

①电机定子绕组Y—△转换技术。采用单片机智能监控装置对电机电流、功率因数进行检测，根据电动机负载大小在三角与星形之间自动切换;采用自整定方法，根据功率因数超前、滞后及其大小，自动选择最佳投切电容量，大大改变了电动机轻载、低效、高能耗的运行状態，提高了功率因数，使电动机在效率高、损耗低、经济效益最佳状态下运行。融合了现今油田三大节电技术，即电动机重、轻载时的三角与星自动切换、电动机无功功率就地补偿及间抽控制（通过对抽油机示功图自动检测，自动控制停抽与起抽时间）技术，以达到增产节能之目的。

②功率因数控制器调压技术。主要是采用单片机实时检测功率因数，自动控制双向可控硅的开启角来调节电机的供电电压，从而达到节电的目的。该技术对负荷的适用范围比较大，使电机既可以全压启动又能降压运行，电机始终在高负荷状态下运行，提高了功率因数。但是在实际应用过程中节电效果不太理想，主要原因是电压的变化速率跟不上电流的变化速率。另外由于可控硅引起电流产生谐波，受瞬变电势和瞬变电流的影响，引起电机发热和振动，影响了节电效果。

③无功补偿技术。主要是采用加装一定容量的电容器对电网进行无功补偿，消除无功电流来提高功率因数，降低供电变压器负荷，从而降低网损达到节电的目的。目前这种技术应用比较广泛，效果也较好。

④变频调速技术，变频调速器具有低速软启动，转速可以平滑地大范围调节，对电动机保护功能齐全，如短路、过载、过压、欠压及失速等，可有效地保护电机及机械设备，具有运行平稳、可靠，提高功效等诸多优点，是抽油设备改造的理想方案。电机转速与频率近似成正比，改变频率即可以平滑地调节电机转速，而对于变频器而言，其频率的调节范围是很宽的，可在0～400Hz之间任意调节，因此电机转速即可以在较宽的范围内调节。

变频器同时具有软启/软停功能，在电机启动时，减少了对抽油杆的机械冲击，对稠油、结蜡、砂卡等都能有效地进行保护停机，以保护电机及机械设备，减少维修量，防止断杆，变频器对过压、欠压、过载、短路及电机失速都能可靠地保护，对延长电机的寿命，减少机械设备的磨损等，都具有很好的作用。

2节能技术在抽油机井的合理使用

不同的节能技术在一定的条件下都有节能效果，但并不是所有的节能技术用在一起节能效果最好，而是需要综合考虑节能产品合理优化组合，才能收到最佳的节能效果，获取最大的经济效益。

2.1新区产能建设中合理选择抽油机井节能产品

针对抽油机与电机、配电箱如何匹配才能达到最佳节能效果的问题，通过研究发现同时采用节能型抽油机与节能拖动装置后，叠加效果低于节能效果最好的设备，甚至无节电效果。原因是节能电机及节电箱都是在电参数上进行了改进或优化，叠加使用时因功能重复而互补性少甚至相互抵消。所以我们在制定节能措施时要遵循节能工作“四要”原则中的“措施种类要协调”，即在措施的制定过程中，应充分考虑各类措施的适用性，避免冲突措施共同使用和同类型措施重复使用，最大限度地发挥措施优势。

2.2老区抽油机井节能技术改造要有针对性

2.2.1

老区常规抽油机数量多，电机多采用Y系列电机，能耗高。因此要对其进行节能技术改造和管理措施相结合，以达到节能降耗、提高经济效益的目的。通过理论分析及现场试验，节能产品的综合节电率随电机的负载率上升而下降。采用三步排查法对抽油机井进行分析，找准高能耗井和高能耗点。在高能耗点分析的基础上，结合每口井的井况、地质需求、设备能力、节能形势等因素，制定切实可行的节能措施。应用抽油机智能间歇节电控制装置，实现了间抽管理的设计智能化、操作自动化、运行高效化，不仅达到了增油降耗的目的，而且解决了因液面抽空造成抽油泵干磨，使检泵周期缩短的问题，使生产管理更具科学性。

3 结论与认识

1抽油机节能措施井合理利用，即可以提高工效，增加采油量，又可以节约电能，保护电机及设备，其应用前景是十分广泛的。我们国家的抽油机设备相当多，相信变频调速器在这方面是可以大有作为的。

2调整抽汲参数的目的就是要保持合理的举升高度，随着举升高度的增加，抽油机井的系统举升效率也增加，但不是线性关系，达到一定程度将不再上升。因此，为了提高抽油机井的系统举升效率。

参考文献：

[1]陈旭峰.提高井筒举升效率的措施研究

[2]王慧，毛志华.油田机采系统效率影响因素分析与防止对策.节能.2003年第2期

作者简介：

李运亭;性别：男;出生：1978年03月23日;籍贯：山东省即墨市;参加工作：1998年6月;学历：大专;工种：采油;工作单位：第四采油厂第四油矿六区三队

（作者单位：大庆油田有限责任公司第四采油厂第四油矿）