白冬杰

【摘要】隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)采油事業(yè)得到了較快的發(fā)展。抽油機(jī)作為油田采油的主要設(shè)備之一，面對(duì)日益緊張的能源緊缺和節(jié)能環(huán)保的需要，就必須對(duì)抽油機(jī)，尤其是抽油機(jī)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(jī)的特點(diǎn)，就常規(guī)抽油機(jī)節(jié)能潛力和相關(guān)改造措施進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】常規(guī)抽油機(jī) 節(jié)能潛能 分析

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

1 淺談常規(guī)抽油機(jī)的特點(diǎn)

常規(guī)抽油機(jī)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是負(fù)荷屬于脈沖負(fù)荷，且負(fù)荷經(jīng)常發(fā)生較大的變化；二是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，因而啟動(dòng)比較困難。由于這兩個(gè)特點(diǎn)，如果選用一般異步電動(dòng)機(jī)作為抽油機(jī)的驅(qū)動(dòng)，從而出現(xiàn)“大馬拉小車”的情況。而我們?cè)谶x配電機(jī)過(guò)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(jī)的配套電動(dòng)的裝機(jī)功率往往很多，從而導(dǎo)致抽油機(jī)正常工作負(fù)載率低下，且一般不超過(guò)30%。由于電機(jī)運(yùn)行負(fù)載率較低，導(dǎo)致電機(jī)效率和功率因素較低，最后導(dǎo)致大量的電能浪費(fèi)^[1]。

2 分析常規(guī)抽油機(jī)的節(jié)能潛力

常規(guī)抽油電動(dòng)機(jī)工作時(shí)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(jī)、皮帶、減速箱、換向機(jī)構(gòu)、盤根盒等部件工作時(shí)和抽油管柱、抽油桿和抽油泵在井筒工作時(shí)節(jié)能潛力大小作出以下幾點(diǎn)淺析^[2]。

2.1 電機(jī)節(jié)能潛力分析

在抽油機(jī)抽油過(guò)程中，電機(jī)每工作一個(gè)沖程，其次輸出功率會(huì)出現(xiàn)兩次極大和極小的瞬時(shí)功率，當(dāng)瞬時(shí)功率極大時(shí)比額定功率大，極小時(shí)又是負(fù)功率，也就是不僅電動(dòng)機(jī)沒(méi)有功率輸出，還要抽油桿的拖動(dòng)發(fā)電。因而抽油機(jī)的荷載因周期性的波動(dòng)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也上下波動(dòng)，進(jìn)而增加電機(jī)能耗。一般情況下，僅電機(jī)損耗就能達(dá)到35%±5%，因而電機(jī)的節(jié)能潛力較大。

2.2 皮帶節(jié)能潛力分析

皮帶在傳動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的能量耗損，但目前所采用的皮帶在工作時(shí)都具有較高的傳動(dòng)效率，一般在95%到95%之間，因而就目前技術(shù)條件來(lái)看，皮帶傳動(dòng)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(shí)產(chǎn)生的能耗主要來(lái)源于軸承和齒輪，當(dāng)潤(rùn)滑條件較好時(shí)，其總功率損失在10%左右，當(dāng)潤(rùn)滑效果不佳時(shí)，不僅增加損失功率，還會(huì)降低效率。由此可見(jiàn)，我們只要在日常工作中最好減速箱的維護(hù)和管理，那么其節(jié)能潛力就會(huì)變得很小。

2.4 換向機(jī)構(gòu)節(jié)能潛力分析

由于不同的抽油機(jī)的換向機(jī)構(gòu)不同。因而在此筆者就以最為常見(jiàn)的梁式抽油機(jī)為例，其換向機(jī)構(gòu)為四連桿機(jī)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(duì)其平衡進(jìn)行合理調(diào)整，那么換向損失就能減少。由此可見(jiàn)，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(dāng)時(shí)才會(huì)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(qiáng)維護(hù)和管理，那么就幾乎沒(méi)有節(jié)能潛力。

2.6 井筒能量損失

井筒能量損失共計(jì)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(méi)度、沖程、沖次、運(yùn)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(guò)工藝設(shè)計(jì)的優(yōu)化來(lái)調(diào)整，提高的潛力較大。

3 常規(guī)抽油機(jī)的相關(guān)節(jié)能改造措施分析

從上述分析來(lái)看，常規(guī)抽油機(jī)在工作時(shí)，電機(jī)和井筒工作時(shí)能耗最大，因而以下筆者重點(diǎn)對(duì)這兩類部件提出節(jié)能改造措施^[3]。

3.1 電機(jī)節(jié)能改造措施分析

當(dāng)前，很多油田企業(yè)迫于資金壓力，一些新型的節(jié)能電機(jī)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(jī)、超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)、電磁調(diào)速電機(jī)等。結(jié)合這一實(shí)際，筆者建議電機(jī)節(jié)能應(yīng)選用變頻技術(shù)進(jìn)行起動(dòng)速度調(diào)控，有效改善常規(guī)抽油機(jī)由于做功低效的現(xiàn)狀，從而確保次次都抽油，消除無(wú)效抽油，降低運(yùn)行維護(hù)成本，節(jié)約電費(fèi)開(kāi)支，提高工作效率。這是由于變頻器能改變電機(jī)的啟動(dòng)屬性，從傳統(tǒng)的啟動(dòng)難改為軟起動(dòng)，不僅啟動(dòng)電流小，而且給電網(wǎng)沖擊也小，從而極大的降低起動(dòng)能耗，并減少電動(dòng)機(jī)對(duì)機(jī)械的沖擊而延長(zhǎng)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(yáng)程和提高泵效。這是由于有效功率=（油井產(chǎn)液量×有效揚(yáng)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(yáng)程是變化的，那么就應(yīng)提高泵效提高油井產(chǎn)液量，通過(guò)提高有效揚(yáng)程提高有效功率。為了提高泵效，應(yīng)對(duì)加強(qiáng)各自油井特點(diǎn)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(duì)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(duì)策，對(duì)于深井采用油管錨定，以減少?zèng)_程損失，若油井會(huì)出砂，則應(yīng)選用防砂泵等等措施來(lái)提高泵效。而為確保有效揚(yáng)程的提高，應(yīng)結(jié)合區(qū)塊實(shí)際，選擇針對(duì)性的沉沒(méi)度，確保動(dòng)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(yáng)程過(guò)低或超過(guò)。但是泵掛到一定深度時(shí)，若有效揚(yáng)程超高，就會(huì)減小沉沒(méi)度，降低泵效，降低產(chǎn)液量，進(jìn)而對(duì)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(jì)桿柱時(shí)可采用多級(jí)組合和應(yīng)用高強(qiáng)度抽油桿，降低懸點(diǎn)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(jī)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(shí)在減速箱、四連桿機(jī)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(yǔ)

總之，對(duì)常規(guī)抽油機(jī)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(diǎn)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(yùn)行成本，達(dá)到改造目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉晨，趙萬(wàn)春.常規(guī)抽油機(jī)節(jié)能潛力分析及對(duì)策[J].石油和化工設(shè)備.2011，14（06）：63-67

[2] 劉晨.常規(guī)抽油機(jī)節(jié)能潛力分析及對(duì)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(jī)節(jié)能潛力分析[J].油氣田地面工程.2008，27（02）：43-44