地面采油设备节能方法探究

【摘要】随着我国能源形势的不断加剧，研究石油石化企业自身的节能技术对于节能提效，节约企业成本具有重要意义。本文从引进节能型抽油机、研发新型电动机、运用节能电控装置、提高泵效、加强抽油机井管理水平等方面展开探索，介绍与归纳地面采油设备节能方法，旨在提升地面采油设备的节能效率，有效降低企业成本。

【关键词】 采油设备 节能 方法

1 引言

随着我国经济的快速发展，能源供应紧张，环境日趋恶化。石油石化企业作为能耗大户推进节能工作，减少污染排放力度，势在必行。要实现节能减排目标，必须要探索采油设备节能的方法。它不但可以为企业带来显著的经济效益，还能带来巨大的社会效益。我国油田经过一段时期的开采，大部分油井自喷能力下降，采油进入机械采油阶段。油田机械采油由于在井下工具方面来探索节约能耗，发展空间有限。故本文从地面设备层面探索节能方法，以实现节能降耗、降本增效。

2 地面采油系统节能方法探索

机械采油系统高耗低效与技术装备、生产管理与技术水平等因素有着很大贡献，本文从以下几个方面进行节能探索。

2.1 引进节能型抽油机

“提高抽油机系统的节能效率和管理水平是油田生产的重要环节”[1]节能型抽油机主要是通过改进抽油机的结构实现节能提效的方法，优化设计抽油机四杆机构，改变它的平衡方式，改变抽油机曲柄轴净扭矩曲线的大小与形状，使扭矩波动趋向平缓，最终通过提高电动机的工作效率来实现节能提效。

异相曲柄平衡抽油机、直线电机式抽油机、双驴头抽油机和渐开线抽油机等是常见的几种节能型抽油机。异相曲柄平衡抽油机属于非对称循环抽油机，下冲程时间短，上冲程时间较长。比如CYJlO一3―26B（Y）抽油机，它在冲次n一9min 时，冲程所耗时间都是3.55s；与之相比，CYJ1O一3―26B抽油机，冲程所耗时间都是3.33s。假设两者所需有用功一样，前者光杆功率大约可以减少6%，这代表着效率明显提高；直线电机式抽油机是在综合游梁抽油机和无游梁抽油机的优点基础上发明的，它通过直线电机将电能直接转换为直线往复运动，有效简化了传动方式，运用天平式方式改善平衡效果，达到减少能量损失、实现节能的目的。“通过对韦8，韦5区块调查对比测试，抽油机平衡运行时节电达22%，所以抽油机调平衡是一项重要的节能技术措施。”[2]；双驴头抽油机设计源于常规型游梁式抽油机，在保持常规机优点基础上发展起来的新抽油设备，同时它具有节能、低冲次、系统效率高等优点；渐开线抽油机与异相曲柄抽油机相比，它在节能效果上有了大幅提升，该抽油机曲柄轴净扭矩曲线变化趋于平缓，有效消除了负扭矩，在同参数前提下，它的减速箱额定扭矩与常规游梁式抽油机相比，下降了30多，装机功率大约下降了50，节电效果最为显著，是未来抽油机运用的方向。

2.2 研发新型电动机

这种方法通过研究与改良电机特性，使之较好的与采油井自身状况匹配起来，提升电动机效率与功率因数。常见的是采用高转差率电动机与超高转差率电动机取代常规转差率电动机。Baldor公司研发的高转差率电动机驱动应用到抽油机可以节电22.7，提高抽油机功率因数74 ；国产超高转差率电动机有功节电率与之相比稍低一些，约为10.56，节电率是17.42 ，新型电动机可以有效解决目前“弱马拉大车”现状，有效优化采油设备运行质态；

我们还可以采用节能配电箱达到节电效果，同样在高压电动机起动时并联适当电容值的电容器，也可以补偿起动时的无功功率。它的优点在于起动时电动机的端电压不降低，有效起到减少起动电流，但不减少起动转矩，以缩小起动时间达到节电效果。

2.3 运用节能电控装置

节能电控装置对于油田节能改造具有节能效果显著、成本低、操作简便等优点。目前常用的节能电控装置主要有继电接触器、间抽控制器、变频调速器等

继电接触器。继电接触器通过定子绕组间的切换，实现有级降压节能；间抽控制器。抽油机一般按照油井的最大抽取量进行选择，造成很低的泵效，大大浪费了电能。间抽控制器运用后，在油井出液量出现不足或者出现空抽现象情况下，它能够自动关闭抽油机，等待液量蓄积，在液面达到定量深度时，再自动开启抽油机，能够节省大量电能。

“随着电力电子器件（包括半控和全控）的制造技术，交流电动机的矢量变换控制技术，PWM技术及大规模集成电路为基础的全数字技术的发展，变频调速日益成熟且成为交流调速的主流。”[3]变频调速器节能方式是抽油机节能电控装置的发展方向，目前在我国一些油田得到了运用。我国大多油田表现出低渗、低孔、低压的低渗透等特征，还有一些油井的地下渗透力达不到泵排量，针对这些特点最好办法就是实施间开制度，以提高抽吸效率，有效降低单位产量的能源消耗指标，但这种方法会影响油田产油量，不能大规模实施。抽油泵是一种柱塞泵，因此我们可以改变抽油机的电动机转速，从而使排量与油井渗透能力相适应起来。在抽油机安装变频调速器具有显示的优越性。我们可以针对油井的出油量，自动调节电动机的转速，以此来调节功率达到节能目标。而且随着现代电力电子技术的快速发展，变频调速器性能将得到进一步的提高，将会进一步提升节能效果。

2.4 其他方法

我们也可以通过提高泵效实现节能。比如安装气锚可以有效提高泵的容积效率；研制安全有效的油管锚定工具来降低冲程损失；利用抽油机井优化设计软件与现有模拟试验设备进行抽油机井的系统效率评价，以提升泵效实现节能；加强抽油机井管理水平也是有效的方法，我们要不断强化抽油机保养制度，不断完善抽油机管理制度，对抽油机井进行定期检查，以便在第一时间掌握抽油机运行质态，及时进行维护与更新，从而提高抽油机井的系统效率实现节能。

3 结语

抽油机节能方法探索是一项长期而复杂的工作，需要我们在实践中不断探索，不断引进新工艺与新技术，有效实现节能提效，节约企业成本，同时也为我国节能减排工作做出应有的贡献。

参考文献

[1] 张海斌，提高抽油机井生产系统的优化设计[TE933.1]，中国化工贸易，2013，13

[2] 李安.抽油机平衡调节[F272]内江科技，2009，07

[3] 丁宏，闫玉娟，张建强， 桑斌修.变频调速器的应用领域及变频调速的节能分析[TM921.51]，2003年晋冀鲁豫鄂蒙川沪云贵甘十一省市区机械工程学会学术年会论文集（河南分册）