抽油机节能降耗改造实践探析

　　节能 1、概述

　　抽油机设备能耗在采油成本中所占比重巨大。采油过程中所产生的能耗主要集中在两个方面，一方面向井下注水提高油层高度过程中，需要消耗大量的电能为注水泵提供能量；另一方面则是抽油机系统尤其是有杆抽油机系统的能耗。目前，有杆抽油机是国内甚至是世界采油工程中最重要的采油方式之一，其人工举升方式也在采油工程中占据着主导地位。

　　国内目前的抽油机保有量大概在十万台以上，配备的电动机装机总容量约3500ＭＷ，因此抽油机每年的耗电量是以百亿千瓦时为单位进行计算的，再加上国内抽油机的运行效率大约为25.96％，比国内平均水平低大约5%，因此，对抽油机进行节能改造潜力巨大，每年可以节约多达几十亿千瓦时的能源。除此之外，在油田输油泵、潜油泵等方面的用电能耗也占据了很大一部分比例，因此，对油田系统尤其是抽油机设备系统进行节能改造是目前以及未来油田行业发展的重中之重。国内对抽油机及其辅助设备进行了改造与创新，研发了各种类型的节能抽油机、电动机以及节能控制箱。抽油机包括偏置式抽油机、双驴头抽油机、调径变矩抽油机、下偏杠铃式抽油机、弯游梁式抽油机等；电动机在Y系列的基础之上，研发了高、中转差率电动机、双速双功率电动机、三速三功率电动机以及油田开采中专用交流伺服电动机等。

　　2、抽油机节能降耗

 

　　依据抽油机工作原理与工作设备，主要从以下几个方面实现抽油机节能降耗：对现有常规抽油机进行改造、新型节能抽油机的运用、电动机系列的节能改造以及配电箱的节能改造。

　　2.1常规抽油机改造

　　目前，游梁式抽油机是油田使用最多的抽油机，也是性能最稳定的抽油机。因大部分油田的游梁式抽油机远未达到服役期限，若对其进行强制更换节能型抽油机，势必带来不必要的资源浪费，最容易的方式便是对其进行节能改造。

　　不同的抽油机应当按照各自的优点与适应范围来进行节能改造，从而实现在各自合理应用范围内的节能降耗目的。就游梁式抽油机而言，主要采用曲柄平衡，平衡效果是影响节能降耗的主要因素。最常见的改造是对其进行异相游梁平衡。异相游梁平衡能够保留原抽油机的大部分优点，而且，改造后的抽油机减速器工作扭矩随泵径减小的降幅更加明显，有利小泵深抽工况的使用，改造后的抽油机能耗降低了16%，连杆受力降低三分之一，整个抽油机工况得到了巨大改善，有效延长了抽油机设备关键部件的使用寿命。

　　下偏杠铃式抽油机和双驴头抽油机在抽油机节能改造过程中，机型变动最小、节能方案容易实现并具有较好的节能效果。

　　下偏杠铃式抽油机主要依据复合平衡的原理，当抽油机驴头悬点载荷达到最大时，游梁平衡配重的力臂达到最长，反之，当抽油机驴头悬点载荷达到最小值时，游梁平衡配重的力臂达到最短，通过调径变矩实现游梁平衡。改造过程中，以常规的抽油机为基础，在游梁式抽油机游梁尾部增加一个杠铃，杠铃要求具有一定的重量与下偏角度，杠铃中心低于游梁支撑中心。为方便杠铃重量调节，杠铃由多个圆形铸件组成，并通过轴与游梁进行连接。改造过程充分利用连杆、横梁、支架以及变速箱等之间的设备空间，尽量采用原有部件、结构，既能够减少改造工作量，又能够降低改造成本。

　　双驴头式抽油机在增强平衡效果方面主要是采用改变抽油机扭矩因数的变化规律来实现的。工作过程中，通过对游梁后臂有效长度的规律进行控制，即大负载时平衡力矩大，小负载时平衡力矩小，实现节能降耗。双驴头抽油机在原有的基础上增加了后驴头，主要改造集中在四杆机构的技术改造上，该四杆机构运用特殊曲线型游梁后臂，并通过柔性连接结构对游梁与横梁进行连接，通过曲柄转角变化带动摇杆长度（游梁后臂）、连杆长度变化。这种四杆机构能够适应采油实际工况的新型动力传动抽油机。双驴头式抽油机在工作过程中，载荷扭矩曲线接近于正弦变化，曲柄平衡扭矩曲线接近余弦变化规律，两者规律变化相反，相互抵消，从而降低曲柄净扭矩波动，降低装机功率，最终达到节能降耗的目的。

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