ＶＡ 瓣 一【技术研发】 油田抽油机节能浅析 姜（１．胜利油田东辛采油一矿 山东东营岩 鹿德台２谷勇２ ２５７０６１） ２５７０６１２；中国石油大学＜华东＞机电总厂 山东东营摘要： 在介绍对抽油机能耗现状基础上，分析影响抽油机系统的主要因素，对抽油机能耗治理提出可行的措施，对于降低采油设备运行成本，提高经济效益 起到一定的指导意义。 关键词：抽油机；系统效率；节能 中图分类号：ＴＥ９文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－－７５９７（２０１０）１２１００７０－－０１ 在油田开发过程中，采油的方式通常是指把流到井底的原油采到地面所 用到的方法，基本上分为两大类：一类是依靠藏油本身的能量使原油喷到地 面，叫做自喷采油；另一类是借助外界能量将原油采到地面，叫做机械采 油。目前我国大多数油田开发已进入开发中后期，油田已逐渐丧失自喷能 力，而采用抽油机采油的油井占油田油井总数的９０％以上，而目前所用的抽油 机总体效率偏低，能耗大，以目前油田生产用电占油田用电量４５％左右考虑， 如果抽油机总体系统效率提高，可以节约大量能源，实现低碳生产的目的， 节能成为抽油机系统需要重点解决的问题之一。 １抽油机的能量损失原因 提高游梁式抽油机装置的系统效率与油井本身的条件有密切的关系。抽 油机系统的能量传递是电机的电能转换为机械能，机械能在传递过程中逐渐 降低，具体损失有以下几部分组成： １）电动机部分损失，包括热损失和机械损失，称为电机损失。２）带传 动部件部分损失，主要是传动中的摩擦损失，称为皮带损失。３）减速箱内部 分损失，主要是传动中的摩擦损失，称为减速箱损失。４）四连杆装置，主要 是轴承摩擦损失和钢丝绳变形损失，称为四连杆损失。５）抽油杆部分损失， 主要是摩擦损失和弹性变形损失，称为抽油杆损失。６）抽油泵部分损失，包 括机械损失，容积损失与水利损失，统称之为抽油泵损失。７）井下管柱部分 损失，称为管柱损失。 所以要提高效率，主要措施是减少能量传递过程中各环节的能量损耗。 ２抽油机节能措麓 ２．１采用节能设备。目前抽油机的电动机主要从三个方面实现节能： １）人为改变电动机的机械特性，主要是改变电源频率，以实现与负荷 特性的柔性配合；２）从设计上改变电动机的机械特性（如高转差率电动机和 超高转差率电动机），从而改善电动机与抽油机的配合；３）提高电动机的负 荷和功率因数。已成功研制了超高转差率电动机、电磁滑差电动机、稀土永 磁电动机、变频调速电动机、双功率电动机、绕线式异步电动机、电动机调 压装置和抽油机蓄能调压装置等。 ２．２降低皮带传递损失。不同的皮带传动方式，其传动效率不同，如表 ｌ所示。 表１各种传动带传动效率 ｌ皮带种类 Ｉ平带 ｌ普通ｖ带ｌ窄ｖ带 多楔带ｌ同步带 ｌ从表１可以看出，窄Ｖ带的传动效率要比普通Ｖ带的传动效率高。在实际 生产中，要尽量选用传动效率高的传动方式，如窄Ｖ带和同步带，其传动比准 确，不打滑。同时，保持皮带大小轮四点一线，以及皮带合理张进度，也是 降低功率损耗的重要方面。 ２．３改进结构形式。通过改变抽油机的四连杆机构，优化相关尺寸配 比，以降低抽油机的转矩因数，从而降低抽油机的工作转矩及其波动，实现 节能。 １）采用偏置式抽油机。偏置式抽油机的曲柄平衡块中心线与曲柄对称 中心线偏离一个角度，可以进一步优化四连杆机构悬点运动和动力特性，改 变抽油机曲柄净扭矩曲线的形状和大小，使其波动平坦，减小负扭矩，从而 减少抽油机的周期载荷系数，运行过程中实现“快提慢放”，提高电动机的 工作效率，达到节能目的。 ２）采用前置式抽油机。前置式抽油机为重型长冲程抽油机。目前在油 田广泛使用的是ｌ２型、ｌ６型两种机型。从工作扭矩曲线分析，前置式抽油机 平衡后的理论净扭矩曲线是一条接近水平的直线，因此其运动平衡，减速箱 齿轮基本无反向负荷，连杆游梁不易疲劳损坏，机械磨损小，噪声比常规式 抽油机低，整机寿命长。计算和测量表明，与同级别的常规式抽油机相比， 前置式抽油机可配置较小功率的电动机，其效率可提高２０％，节能效果显著。 ２．４改**衡方式。改进抽油机的平 衡方式，提高抽油机的平衡度，可以降低 减速器输出轴转矩的波动幅度，达到节能 的目的。 １）平衡相位角。前面提到的偏置抽油 机的曲柄平衡块中心线与曲柄对称中心线 构成一定的夹角Ｙ，称为平衡相位角，如 图１所示。这个角存在的原因，主要是因为 抽油机下死点对应的曲柄位置比常规机 “滞后”了一个相位角，为了平衡扭矩与 载荷扭矩对齐，偏置这样一个角度。很多 其它结构的抽油机也应用这一平衡方法。 图１平衡相位角示意图 ２）变距平衡。所谓变距平衡原理：即抽油机尾梁平衡配重的力臂是变 化的，使得平衡扭矩可以改变。在上行抽油载荷最大时，其平衡重的力臂也 最大，下行时平衡块储能用以克服负扭矩，从而提高了电机的功率利用率。 这种平衡节能技术，解决的是抽汕载荷正常生产时的周期变化。运用变距节 能原理的典型应用事例就是双驴头抽油机。 ２．５采用高效节能泵。提高泵效，即降低了百米吨耗，实现节能。 １）研究提高抽油泵充满系数措施，如在抽油泵中安装气锚 对于含气 比较高的油井，使用气锚可提高泵的容积效率，以达到提高系统效率的目 的。２）加强降低冲程损失技术研究，研制安全可靠的油管锚定工具，降低冲 程损失，提高泵效。３）以系统效率最大为目标，抽油机井优化设计软件为手 段，利用现有的模拟试验设备，开展不同工况参数条件下常规抽油机井的效 率评价试验研究工作。 ３结论 １）影响抽油机系统效率的因素很多，必须结合具体生产数据分析，才 能找到影响某一口井的主要因素；２）找到主要影响因素后，要根据现场实际 情况，制订可性行的优化设备方案，提高可操作性；３）优化设计抽油机井的 生产参数，可以达到提高系统效率的目的，从而达到提高抽油机系统的整体 管理水平。 参考文献： ［１］张清林，抽油机的现状、发展方向及其节能技术的探索［Ｊ］．科技创新导 报，２００８，２． ［２】张晓玲、于海迎，抽油机的节能技术及其发展趋势［Ｊ］．石油和化工节 能，２００７，２． ［３］邓素玉、郭春生，节能降耗技术在抽油机井上的应用［Ｊ］．中外能源， ２００８。２． ［４］赵鹏飞，油田抽油机节能方式综述及解决方案［Ｊ］．科技资讯。２００７，６． 作者简介： 姜岩（１９７４一），女，汉族，山东滨卅【人，工程师，研究方向为石油工程技 术。
