常規(guī)抽油機節(jié)能潛力分析

白冬杰

【摘要】隨著時代的發(fā)展，我國采油事業(yè)得到了較快的發(fā)展。抽油機作為油田采油的主要設(shè)備之一，面對日益緊張的能源緊缺和節(jié)能環(huán)保的需要，就必須對抽油機，尤其是抽油機的節(jié)能改造已經(jīng)迫在眉睫。基于此，本文主要結(jié)合常規(guī)抽油機的特點，就常規(guī)抽油機節(jié)能潛力和相關(guān)改造措施進行了分析。

【關(guān)鍵詞】常規(guī)抽油機 節(jié)能潛能 分析

常規(guī)抽油機作為油田能耗大戶，加強常規(guī)抽油機的潛能分析，有助于抽油機的節(jié)能改造，節(jié)能更多的能源的同時助推我國采油事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。那么作為新時期背景下的采油工作者，應(yīng)該如何做好常規(guī)抽油機的節(jié)能潛能分析和節(jié)能改造呢？

1 淺談常規(guī)抽油機的特點

常規(guī)抽油機的特點主要表現(xiàn)在以下兩個方面：一是負荷屬于脈沖負荷，且負荷經(jīng)常發(fā)生較大的變化；二是啟動轉(zhuǎn)矩較大，因而啟動比較困難。由于這兩個特點，如果選用一般異步電動機作為抽油機的驅(qū)動，從而出現(xiàn)“大馬拉小車”的情況。而我們在選配電機過程中需要考慮諸如砂卡、結(jié)蠟等油井異常情況，因而抽油機的配套電動的裝機功率往往很多，從而導(dǎo)致抽油機正常工作負載率低下，且一般不超過30%。由于電機運行負載率較低，導(dǎo)致電機效率和功率因素較低，最后導(dǎo)致大量的電能浪費^[1]。

2 分析常規(guī)抽油機的節(jié)能潛力

常規(guī)抽油電動機工作時各能耗部件均有可能存在節(jié)能潛力。因而以下筆者分別從電機、皮帶、減速箱、換向機構(gòu)、盤根盒等部件工作時和抽油管柱、抽油桿和抽油泵在井筒工作時節(jié)能潛力大小作出以下幾點淺析^[2]。

2.1 電機節(jié)能潛力分析

在抽油機抽油過程中，電機每工作一個沖程，其次輸出功率會出現(xiàn)兩次極大和極小的瞬時功率，當瞬時功率極大時比額定功率大，極小時又是負功率，也就是不僅電動機沒有功率輸出，還要抽油桿的拖動發(fā)電。因而抽油機的荷載因周期性的波動導(dǎo)致電動機的轉(zhuǎn)速也上下波動，進而增加電機能耗。一般情況下，僅電機損耗就能達到35%±5%，因而電機的節(jié)能潛力較大。

2.2 皮帶節(jié)能潛力分析

皮帶在傳動過程中會產(chǎn)生一定的能量耗損，但目前所采用的皮帶在工作時都具有較高的傳動效率，一般在95%到95%之間，因而就目前技術(shù)條件來看，皮帶傳動部分的節(jié)能潛力已經(jīng)不大。

2.3 減速箱節(jié)能潛力分析

減速箱在工作時產(chǎn)生的能耗主要來源于軸承和齒輪，當潤滑條件較好時，其總功率損失在10%左右，當潤滑效果不佳時，不僅增加損失功率，還會降低效率。由此可見，我們只要在日常工作中最好減速箱的維護和管理，那么其節(jié)能潛力就會變得很小。

2.4 換向機構(gòu)節(jié)能潛力分析

由于不同的抽油機的換向機構(gòu)不同。因而在此筆者就以最為常見的梁式抽油機為例，其換向機構(gòu)為四連桿機構(gòu)，通常能量損失在5%左右，且在很多情況下，其效率不能得到大幅度的提高，因而在日常工作中只需要對其平衡進行合理調(diào)整，那么換向損失就能減少。由此可見，其具有較大的節(jié)能潛力。

2.5 盤根盒節(jié)能潛力分析

盤根盒的能量損耗主要是其與光桿摩擦造成，只有其安裝不當時才會導(dǎo)致大量能量的損失，因而同減速箱類似，只要在日常工作中加強維護和管理，那么就幾乎沒有節(jié)能潛力。

2.6 井筒能量損失

井筒能量損失共計抽油桿、抽油管柱、抽油泵三種能量損失，影響的因素包括桿柱組合、泵深、泵徑、沉沒度、沖程、沖次、運行摩阻、充滿系數(shù)、桿（管）偏磨、原油粘度、氣體、結(jié)蠟狀況及地層供液能力等。井筒能量損失可以通過工藝設(shè)計的優(yōu)化來調(diào)整，提高的潛力較大。

3 常規(guī)抽油機的相關(guān)節(jié)能改造措施分析

從上述分析來看，常規(guī)抽油機在工作時，電機和井筒工作時能耗最大，因而以下筆者重點對這兩類部件提出節(jié)能改造措施^[3]。

3.1 電機節(jié)能改造措施分析

當前，很多油田企業(yè)迫于資金壓力，一些新型的節(jié)能電機在油田采油中難以得到廣泛地推廣和使用，例如三相永磁同步電機、超高轉(zhuǎn)差率電動機、電磁調(diào)速電機等。結(jié)合這一實際，筆者建議電機節(jié)能應(yīng)選用變頻技術(shù)進行起動速度調(diào)控，有效改善常規(guī)抽油機由于做功低效的現(xiàn)狀，從而確保次次都抽油，消除無效抽油，降低運行維護成本，節(jié)約電費開支，提高工作效率。這是由于變頻器能改變電機的啟動屬性，從傳統(tǒng)的啟動難改為軟起動，不僅啟動電流小，而且給電網(wǎng)沖擊也小，從而極大的降低起動能耗，并減少電動機對機械的沖擊而延長壽命，尤其是功率因數(shù)能提高至0.9，極大的減少了能量的損耗。

3.2 井筒節(jié)能改造措施分析

3.2.1 著力提升有效功率

要想提升有效功率，就必須提高有效揚程和提高泵效。這是由于有效功率=（油井產(chǎn)液量×有效揚程×油井液體的密度×9.8）/86400000，其中86400000和9.8是固定的，86400000代表每天的秒數(shù)，9.8代表重力加速度，即9.8m/s，而只有油井產(chǎn)液量和有效揚程是變化的，那么就應(yīng)提高泵效提高油井產(chǎn)液量，通過提高有效揚程提高有效功率。為了提高泵效，應(yīng)對加強各自油井特點的研究，并制定關(guān)于如何提升抽油泵充滿系數(shù)的改善對策，例如油氣較高，則應(yīng)在井內(nèi)安裝氣錨，若又粘稠則應(yīng)制定降粘對策，對于深井采用油管錨定，以減少沖程損失，若油井會出砂，則應(yīng)選用防砂泵等等措施來提高泵效。而為確保有效揚程的提高，應(yīng)結(jié)合區(qū)塊實際，選擇針對性的沉沒度，確保動液面的深度和油壓、套壓得到合理有效的控制，從而有效預(yù)防揚程過低或超過。但是泵掛到一定深度時，若有效揚程超高，就會減小沉沒度，降低泵效，降低產(chǎn)液量，進而對系統(tǒng)效率的提升產(chǎn)生影響。

3.2.2 降低最大載荷和交變載荷

抽油桿柱重量增加，光桿功率增大、井下效率降低。

設(shè)計桿柱時可采用多級組合和應(yīng)用高強度抽油桿，降低懸點載荷。隨著泵徑的增大，最大載荷和交變載荷增加，抽油系統(tǒng)所需輸入功率增大，從而導(dǎo)致電機額定功率的增加，系統(tǒng)效率降低。在保證產(chǎn)量的前提下，降低泵徑，有效降低能耗。沖次增加，最大載荷和交變載荷增加，同時在減速箱、四連桿機構(gòu)及盤根盒處的能量損耗也隨之增加。在保證產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，盡量采用較低沖次生產(chǎn)，既提高系統(tǒng)效率又減少桿管斷脫次數(shù)。

4 結(jié)語

總之，對常規(guī)抽油機節(jié)能潛能分析具有十分重要的意義。不僅能找出能耗重點所在，還能結(jié)合其節(jié)能潛力的大小采取有效的節(jié)能改造措施，提高工作效率，降低運行成本，達到改造目標。

參考文獻

[1] 劉晨，趙萬春.常規(guī)抽油機節(jié)能潛力分析及對策[J].石油和化工設(shè)備.2011，14（06）：63-67

[2] 劉晨.常規(guī)抽油機節(jié)能潛力分析及對策[J].內(nèi)江科技.2011，（05）：50-61

[3] 常瑞清；劉建春；李春紅；魯明延.常規(guī)抽油機節(jié)能潛力分析[J].油氣田地面工程.2008，27（02）：43-44