抽油機井節(jié)點控制與能耗影響關(guān)系研究

李陽（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

抽油機井節(jié)點控制與能耗影響關(guān)系研究

李陽（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

抽油機井口盤根和皮帶是傳輸動力的重要環(huán)節(jié)，其松緊度直接影響系統(tǒng)效率和耗電量。盤根過松會導(dǎo)致井口漏油，盤根過緊引起電流上升，耗電量增加；皮帶過松導(dǎo)致發(fā)生丟轉(zhuǎn)，傳輸效率降低，而過緊導(dǎo)致皮帶和電動機軸承磨損加速，耗電量也上升。因此，研究盤根和皮帶能耗最低點的操作標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整皮帶和盤根松緊度既可以降低抽油機耗電量，又提高了抽油機的系統(tǒng)效率。

皮帶 盤根 系統(tǒng)效率 松緊度 能耗

2010年大慶油田第六采油廠全年總耗電量約11.5×108kWh，其中機采系統(tǒng)耗電占廠總能耗的1/3左右。因此提高抽油機系統(tǒng)效率，降低能耗是目前油田研究的重要課題。

研究表明，影響有桿抽油系統(tǒng)效率的因素較多，不僅受到抽油設(shè)備和抽汲參數(shù)的影響，而且還受到油井管理水平的影響。為了進一步提高和優(yōu)化抽油機系統(tǒng)效率，先后進行了“抽油機井皮帶、盤根松緊度與能耗關(guān)系試驗研究”，總結(jié)出不同類型皮帶、盤根松緊度與能耗變化規(guī)律，找到最合理的松緊度調(diào)整實施界限，便于指導(dǎo)現(xiàn)場實際操作，降低抽油機井能耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的[1]。

1 現(xiàn)場實際操作存在問題

抽油機井口盤根和皮帶是傳輸動力的重要環(huán)節(jié)，其松緊度直接影響系統(tǒng)效率和耗電量。盤根過松會導(dǎo)致井口漏油，盤根過緊引起電流上升，耗電量增加；皮帶過松導(dǎo)致發(fā)生丟轉(zhuǎn)，傳輸效率降低，而過緊導(dǎo)致皮帶和電動機軸承磨損加速，耗電量也上升。

在各礦的日常管理中，現(xiàn)場工人在保證抽油機正常運行的過程中，缺少節(jié)電意識，所以在調(diào)整盤根、皮帶松緊做法上存在以上問題：

1）在日常管理中調(diào)整盤根松緊度，以光桿不發(fā)熱、不帶油為易。但現(xiàn)場大多數(shù)操作人員為了能夠確保光桿光潔不帶油，所以在緊盤根時自然要緊些，但是這樣就加劇了盤根和光桿之間的磨損，增加了抽油機的耗電量。

2）對于皮帶松緊調(diào)整，大部分現(xiàn)場工人上翻皮帶后松手能恢復(fù)原狀，或手按皮帶彎曲在2指左右，啟動不打滑為準(zhǔn)。但由于皮帶長短、寬窄以及人的經(jīng)驗不同，導(dǎo)致皮帶松緊不一，耗電增多。

2 盤根松緊度與能耗的關(guān)系現(xiàn)場試驗

2.1 試驗測試方案與測試結(jié)果

現(xiàn)場選取抽油機泵況正常、盤根完好的抽油機井進行現(xiàn)場試驗。并充分考慮了對各種盤根組合（O型、皮帶、組合盤根等），光桿光潔度等因素的影響。分別對現(xiàn)場4口井進行了現(xiàn)場試驗。

為了直觀的研究和分析盤根松緊度對能耗影響的變化規(guī)律。分別對其中2口井進行測試，以盤根較松處起點，在擰緊的過程中每隔1圈為一個測試點，選取6個點進行測量，測得能耗變化曲線如圖1。

為了更加精確的認(rèn)知盤根松緊度與耗電量的關(guān)系，找到最佳節(jié)能操作合理區(qū)。在第一油礦6-F290（O型）加大了測試點的密度，并采用扭矩扳手為輔助測量工具，進行量化測量。以抽油機盤根最松狀態(tài)（盤根發(fā)出輕微刺刺聲響，但是不跑油，盤根盒扭矩為0N·s）為起點，逐漸擰緊盤根，在盤根最松擰到最緊（光桿發(fā)燙，用手轉(zhuǎn)不動盤根）過程中，每轉(zhuǎn)相同圈數(shù)為一個測試點，記錄這些點的有功功率（每點測試時間不得小于10 min）。經(jīng)現(xiàn)場實際測量，測得能耗變化曲線如圖2。

2.2 實驗結(jié)果分析

通過所測量的數(shù)據(jù)得出，抽油機能耗變化趨勢見圖2，在距離最松點1.5圈處到最緊點平均有功功率下降0.79k W，平均日節(jié)電18.96k W h。盤根由松到緊的過程中，由于盤根與光桿之間摩擦阻力增大，使得抽油機懸點載荷上升，表現(xiàn)為有功功率增加、系統(tǒng)效率下降。

結(jié)合試驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)場情況，確定盤根能耗最低點的操作標(biāo)準(zhǔn)是比最松狀態(tài)擰緊30~50N·m（1~1.5圈）左右，此時井口不漏油，便于日常管理，抽油機光桿輕微掛點油星，盤根的潤滑性最佳，即能延長了盤根的使用壽命，又降低了耗電量。經(jīng)調(diào)整該井有功功率下降0.42k W，系統(tǒng)效率提高0.81個百分點。

3 皮帶松緊度與能耗的關(guān)系現(xiàn)場試驗

3.1 實驗測試方案及數(shù)據(jù)

在現(xiàn)場選取泵況、功圖正常的1口井（該抽油機皮帶為D 6350型號）作為試驗井，并采用抽油機緊帶裝置對該井進行皮帶調(diào)整試驗。以抽油機井電動機皮帶最松狀態(tài)（不打滑、皮帶抽打狀態(tài)）為起點，逐漸上緊皮帶，每隔4 mm確定一個測試點。根據(jù)數(shù)據(jù)變化分析皮帶松緊度對抽油機能耗影響。測得能耗變化曲線如圖3，系統(tǒng)效率變化如圖4。

3.2 實驗結(jié)果分析

通過對試驗數(shù)據(jù)的分析，皮帶傳動效率增加，但滑動摩擦損失增加，由于二者的共同存在，表現(xiàn)為從最松到最緊，有功功率先下降到最低后逐步上升。經(jīng)分析皮帶過松導(dǎo)致發(fā)生丟轉(zhuǎn)，傳動效率降低。此時電動機軸承受力不均導(dǎo)致電動機起初能耗高。而隨著電動機的移動，在皮帶由最松點逐步調(diào)至8mm點處的過程中，皮帶與電動機咬合的越加的緊密，皮帶的傳動效率最佳，其電動機軸承受力點均勻，也使得能耗隨之降低。而隨著電動機的移動，使得過緊的皮帶與電動機軸承的摩擦磨損加速，耗電量也隨著上升[2]。

在皮帶最松點，能耗并不是最小的，適當(dāng)?shù)纳暇o皮帶，再距離電動機最松（圖3中粗點）點7~8 mm處，有功功率最低，系統(tǒng)效率最高。實際點距離合理點8mm處平均有功功率下降0.16k W，系統(tǒng)效率提高0.81個百分點，平均日節(jié)電3.84 k W h。

經(jīng)過現(xiàn)場統(tǒng)計所有的抽油機的皮帶在運行一段時間后都存在過松的現(xiàn)象，抽油機緊帶裝置的安裝，更好的解決了這一問題，并方便在日常管理中確定最佳電動機位置，解決電動機不易移動、更換皮帶工作量大、不便于生產(chǎn)管理等現(xiàn)場實際問題，從而達(dá)到節(jié)電的目的。

4 制定抽油機井盤根、皮帶松緊度合理實施界限

4.1 確定抽油機井盤根松緊度實施界限

從節(jié)能角度出發(fā)，盤根調(diào)整到不漏油最松狀態(tài)下最節(jié)能，但從環(huán)保和管理角度，最松狀態(tài)下抽油機運轉(zhuǎn)過程中由于盤根損耗，短時間內(nèi)會出現(xiàn)漏油情況，不利于環(huán)保，而且不易管理，過多增加現(xiàn)場工人勞動。

通過以上試驗結(jié)果，我們制定出抽油機井盤根松緊度實施界限：

1）盤根盒應(yīng)不刺不漏，光桿不發(fā)熱。

2）盤根調(diào)整至不漏油最松狀態(tài)下緊30~50N·m（1~1.5圈）左右，此時抽油機理論上應(yīng)達(dá)到最佳節(jié)電和管理效果。

4.2 確定抽油機井皮帶松緊度實施界限

由于在實際操作時不易測量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的施加壓力，所以可簡便采用電動機移動距離作為實施界限，制定6350型皮帶松緊度實施界限。其余型號皮帶有待以后進一步的分析確定。

1）電動機皮帶輪與減速箱皮帶輪四點成一線。

2）在安裝抽油機緊帶裝置的前提下，以抽油機井皮帶不打滑為最松點，調(diào)整電動機移動距離，使皮帶適當(dāng)繃緊，根據(jù)井的實際情況，6350型皮帶，調(diào)整電動機距離皮帶最松點7~8mm。

3）伴隨抽油機井的運行，皮帶也隨之變形拉伸，建議現(xiàn)場管理人員進行動態(tài)跟蹤。

5 經(jīng)濟效益分析

5.1節(jié)電效益

根據(jù)盤根松緊度與6350型皮帶松緊度現(xiàn)場試驗結(jié)果分析，對井7-201井進行現(xiàn)場試驗。從盤根現(xiàn)場實際點到實施界限最佳點，有功功率下降0.71 k W，6350型皮帶從實際點到最佳實施點，有功功率下降0.16k W。7-201有功功率下降0.87k W，系統(tǒng)效率上升4.73個百分點。單井日節(jié)電20.4 k W h，每度電按照0.54元計算，單井日節(jié)約電費11.016元。如果百口抽油機按照這以上試驗結(jié)果進行調(diào)節(jié)，年可節(jié)約電費30×104元

5.2 管理效益

調(diào)整盤根、皮帶松緊度，不但可以降低抽油機井能耗、提高抽油機井系統(tǒng)效率，而且可以起到降低盤根、皮帶磨損量，延長其更換時間的目的，從而節(jié)約生產(chǎn)成本，減少現(xiàn)場工人的管理強度。

6 結(jié)論

1）現(xiàn)場試驗表明，在盤根由最松逐漸調(diào)至最緊的過程中，有功功率增大、電流上升、系統(tǒng)效率下降。

2）在皮帶由最松逐漸調(diào)至最緊的過程中，有功功率先下降到最低后逐步上升、系統(tǒng)效率先上升到最高后逐步下降。說明在皮帶最松點有功功率并不是最小的，適當(dāng)上緊皮帶，有功功率最低，系統(tǒng)效率最高。

3）調(diào)整盤根松緊度不但要考慮到能耗與松緊度的變化規(guī)律，還要從管理的實際出發(fā)，考慮到盤根的漏油時間，建議依據(jù)盤根從最松到最緊的圈數(shù)，選擇在最松狀態(tài)下緊30~50N·m（1~1.5圈）。

4）抽油機緊帶裝置可有效的解決電動機不易移動、更換皮帶工作量大、不便于生產(chǎn)管理等現(xiàn)場實際問題。

5）現(xiàn)場試驗研究表明，調(diào)整皮帶、盤根松緊度，可以達(dá)到降低抽油機井能耗，提高系統(tǒng)效率，節(jié)約材料損耗，減輕工人現(xiàn)場勞動的目的。

[1]卜文杰,王文秀,秦曉東.提高抽油機井系統(tǒng)效率的理論分析與對策措施[D].論文集粹,2008:24.

[2]鄭祖芳,袁結(jié)連,姜濤,等.抽油機皮帶張緊裝置可靠性設(shè)計與改進[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2006(10):5-9.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.05.006

李陽，2008年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè)，從事油田節(jié)能現(xiàn)場監(jiān)督工作，E-mail：librother001@163.com，地址：黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠工程技術(shù)大隊綜合室，163000。

2012-01-29）