普通抽油机的节能潜力研究

摘要：在我国油田生产的活动中，抽油机所使用的电量大概占油田用电总量的40%，是油田生产中重要的耗能设备。随着科学技术的发展，抽油机的节能技术不断革新进步，但是油田的大量用电仍来自抽油机。对此，文章对普通抽油机的负载特点以及节电的性能进行了分析研究，并且提出了油田抽油机节能的技术对策，旨在通过文章的研究，为油田抽油机降低用电提供借鉴，为油田节能生产提供帮助。

关键词：抽油机；节能潜力；节能改造

中图分类号：TE933 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）21-0102-02

随着现代社会的不断发展，节能越来越受到社会各界的重视，在油田生产中抽油机的节能也不断深入，各种新型的节能抽油机逐渐增多，但在油田生产实践中，普通的油梁式抽油机仍然是最为主要的举升方式。在普通的抽油机使用上，其负载特点与其耗能有着密切的关系，所以对常规抽油机节能潜力分析就必须先认清抽油机的负载特点，再对其节能的对策进行探讨。

1 普通抽油机的负载特点分析

抽油机运行时上冲程提起油柱时需要较大的功率，而下冲程只需要自身的重力下落即可，所以要想实现上下负荷的均匀，就需要装设平衡装置，一般的加装平衡块，将抽油机上的电机轴上的负荷进行转移和平衡。不同的油井存在着负荷上的差别，可以通过下图1表现出来：

从图1中我们可以得出以下抽油机的负载特点：

第一，抽油机的负荷整体上呈现出周期变化的特点，以冲次表示波动的频率，一般3～6/min，即波动的周期大概为10～20s；第二，平衡扭矩是正弦曲线，但是油井的负荷扭矩并没有确定的规律可循，在形成的周期图上，扭矩曲线也就有了一、二次负功率；第三，负载扭矩的平均值与最大值之间存在着3倍的关系。

在普通的抽油机中一般使用的都是异步电动机来带动抽油机运行，而抽油机的上述特点会使得抽油机产生“大材小用”的问题，因为普通抽油机的启动都是带载启动，存在较大的惯性矩，启动时总在上下的固定点启动，而油田选购安装抽油机都是以最大扭矩为基础的，所以很多抽油机在运行中都是以较小的转矩来运行的，故而就产生了与最大扭矩之间的能量损耗。加之油田在抽油机的电机选置上也是考虑了油井生产的异常等问题，为了避免出现启动难题就也选用了功率较大的电机，这就加剧了过度的能耗问题。

2 普通抽油机的的节能性能分析

通过对各种类型的抽油机进行试验研究，笔者得出结论，双驴头抽油机、偏轮抽油机比普通的抽油机在效率上都有明显提升，异向曲柄抽油机、前置式抽油机在系统功能上也有进步，但是节能性又比前两种稍差，但是与普通的抽油机相比，还是能够达到节能的作用的，以下笔者对其进行详细的介绍：第一，双驴头抽油机，该款抽油机在普通抽油机的基础上对四连杆机构进行了优化，通过柔性连接部件的使用，使得该抽油机运行时的扭矩变化与抽油机的负荷曲线趋于一致，减小扭矩过大产生的高能耗，节电效果明显。第二，偏轮抽油机，该款抽油机的主要特点是在平衡性上有了很大的改进，从而有效改善了扭矩的大小，电机的使用功率得到降低，输出电能也与正常的生产需要相符合，达到了负载与用电的平衡。

3 抽油机的节能潜力对策

3.1 选用节能的设备

在油田生产前，要对抽油机的负载进行分析评估，选用适宜的、平衡性强的抽油机，如双驴头抽油机等，目前这类型的节能抽油机应用非常广泛，效果也很明显。在应用中也逐渐使用了抽油机专用电机，包括稀土永磁电机和超高转差率电机，这种电机能够有效保证启动所需的转矩，还能降低装机功率，提高电机效率和功率，具有节能的优良品质。选用节能的抽油机，主要针对新开发的油井，对于有经济条件和应用需要的老井也可以考虑该项措施。

3.2 对原有设备进行节能改造

油田使用的抽油机数量多，种类复杂，所以从经济的角度考虑，对原有抽油机进行节能改造是最为可行的。改造主要针对耗能高的游梁式抽油机，改造方案大体有两种，将其改造成双驴头抽油机或者将其改造为下偏杠铃式抽油机，改造能够有效利用旧有设备，针对主要部位和配件进行升级，提高其运行的能力同时达到节能的作用。对原有抽油机进行节能改造还包括对原有抽油机的电机进行安装或更换，安装节能装置或者通过改装将其转变为能够智能切换功率的电机，都能够达到很好的节能效果。该项措施主要是针对老油井而言，因为在资金投入上具有一定的优势。

3.3 从管理上进行优化

要想实现抽油机的节能效果，管理是关键的措施。影响抽油机效率的因素很多，对其都要进行管理和控制，例如皮带、减速箱、平衡度、冲程等等，所以对抽油机要进行定期的检修，对于影响运行的不良状况及时进行调整和更换，避免抽油机带病工作，减少高能耗的运行。在管理中还要对抽油机的平衡度进行动态的管理和控制，因为平衡度对抽油机的能耗有着较大的影响，一般来说要将平衡度控制在85%～100%之间，这样才能保证抽油机的运行效率和节能的双重效果。

3.4 提高抽油机的功率和降低其最大负荷

首先，提高抽油机的功率要通过提高泵效来实现，对此要对每一个油井进行特性分析，采用具体的提高泵效的技术方法，例如对油气较高的油井可以安装气锚、对于较为粘稠的油井可以采取相应的降粘措施，在提高泵效的措施上还要加强对降低冲程的技术研究，通过更加有效的油管锚定措施来降低冲程损失，达到节能的目的。

其次，要降低抽油机的最大负载，主要是减少大直径抽油杆的应用，当然，这一措施的实施要以保证合理应力范围为前提。因为试验研究表明，载荷是与抽油杆的直径成正比的，抽油杆直径越小，载荷越小，同时电机的功率也随之降低，抽油机整体的运行效率也有相应的提高。所以应当在满足生产需要的前提下，尽量选用小泵，即泵径较小的泵，这样既能提高系统运行效率，还能够达到节能的目的。

4 结语

油田生产中抽油机的应用非常重要，所以抽油机的节能研究具有重要意义，抽油机节能是一项复杂的系统性工程，可采用的措施也很多，对不同的油井要具体情况具体分析，根据实际情况采用新节能设备或者对原有抽油机进行节能技术改造，按照效率性与经济性的比较进行选择应用。同时要不断在管理上进行优化控制，综合运用各项措施来实现抽油机的节能目标。

参考文献

[1] 段秉红，张基春.游梁式抽油机和电动机配套选择模板研究[J].石油矿场机械，2009，38（6）：17-21.

[2] 常瑞清，刘建春.常规抽油机节能潜力分析[J].油气田地面工程，2008，27（2）.

作者简介：种冬锋（1984-），男，供职于中国石油长庆油田分公司第四采油厂，研究方向：石油工程。