孔令路（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

目前，國內(nèi)各油田機械采油使用的抽油機大都為常規(guī)抽油機，常規(guī)抽油機具有結(jié)構(gòu)簡單、操作維護方便、使用壽命長等特點。但其曲柄軸凈轉(zhuǎn)矩峰值大，波動幅度大，甚至出現(xiàn)負扭矩，造成功率因數(shù)下降，能耗增加。因此，為了順應節(jié)能降耗的需求，薩北開發(fā)區(qū)陸續(xù)引進各種塔架式抽油機，其有占地面積小、機架高的特點。應用塔架式抽油機可簡化機械傳動過程，提高工作效率，特別是抽汲參數(shù)可無級調(diào)整，為實現(xiàn)自動控制提供條件，滿足采油工藝的需求，是具有發(fā)展前景的舉升設(shè)備[1-3]。

1 塔架式抽油機種類

1.1 復式永磁同步電動機抽油機

1.1.1 驅(qū)動原理

復式永磁同步電動機抽油機的主要部件是復式永磁同步電動機、塔架和智能電氣操作控制柜。電動機兩端的皮帶輪，通過與抽油桿懸掛梁和平衡裝置（配重箱）連接的皮帶相連接，且抽油桿懸掛梁和平衡裝置分別掛在電動機的兩側(cè)。當電動機受智能電氣操作控制柜驅(qū)動、控制做正、反向轉(zhuǎn)動時，抽油桿懸掛梁和平衡裝置則會做互相相反的上下往復的直線運動，即完成了抽油桿的抽油動作[4]。復式永磁同步電動機抽油機結(jié)構(gòu)見圖1。

1.1.2 結(jié)構(gòu)特點

復式永磁同步電動機抽油機適用于深抽、大排量、長沖程、原油黏度高及高含水原油的開采，特別適用于水平井的應用。沖程、沖速實時可調(diào)，沖程最大可達7 m，最大沖速為3 min-1。它具有節(jié)能、占地面積小、大扭矩、低轉(zhuǎn)速、高效率、高功率因數(shù)、壽命長等優(yōu)點。

圖1 復式永磁同步電動機抽油機結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 塔架式數(shù)控抽油機

1.2.1 驅(qū)動原理

塔架式數(shù)控抽油機由塔架部分、傳動部分、基礎(chǔ)部分組成。永磁同步電動機在變頻器控制下驅(qū)動繩輪正反轉(zhuǎn)換向、往復運行，帶動復繞在繩輪上的由抽油桿及配重體組成的平衡系統(tǒng)對稱上下運動，完成抽油動作。塔架式數(shù)控抽油機傳動見圖2。

圖2 塔架式數(shù)控抽油機傳動示意圖

1.2.2 結(jié)構(gòu)特點

塔架式數(shù)控抽油機的抽油過程由電腦調(diào)控，沖程、沖速實時可調(diào)，沖程最大可達8 m，最大沖速為3 min-1。上下行運行速度可根據(jù)實際井況進行調(diào)節(jié)。適應不同采油工藝，既適用于高出液量大排量的主力油井，也適合稠油、中高含水期、低滲透油井、二次開采油井，中晚期油井等需要重載強抽的復雜井況要求。

1.3 塔架式智能抽油機

1.3.1 驅(qū)動原理

采用永磁同步電動機與鏈輪減速驅(qū)動，通過電動機正反向轉(zhuǎn)動，帶動皮帶和負載，做往復直線運動，完成抽汲動作。配備的智能控制柜，可根據(jù)負載變化自行調(diào)整電動機參數(shù)，實現(xiàn)自主調(diào)參的目的，從而提高節(jié)能效果。

1.3.2 技術(shù)特點

塔架式智能抽油機具有結(jié)構(gòu)簡單（圖3），基本免維護制造技術(shù)、數(shù)字化油田控制技術(shù)、遠程控制技術(shù)的優(yōu)勢。結(jié)合油田實際工況，開發(fā)出新一代高效、節(jié)能、長沖程、低沖速的智能抽油機。配套應用的永磁同步電動機具有低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩輸出的性能。

1.4 電控換向塔架式抽油機

1.4.1 驅(qū)動原理

電控換向塔架式抽油機主要由塔架、上平臺、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、移機裝置等部件組成（圖4）。電動機經(jīng)聯(lián)軸器、減速機將動力傳遞到驅(qū)動輪。驅(qū)動輪上固定兩組鋼絲繩，通過動滑輪，一組拉動抽油桿，另一組拉動配重。改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向即可實現(xiàn)抽油桿的往復直線運動，完成原油抽汲。

圖3 塔架式智能抽油機結(jié)構(gòu)簡圖

圖4 電控換向塔架式抽油機結(jié)構(gòu)簡圖

1.4.2 技術(shù)特點

通過動滑輪帶動懸點載荷，系統(tǒng)對電動機的載荷需求減少50%，節(jié)能效果較明顯。通過調(diào)整塔架式抽油機的上、下限位開關(guān)的位置，即可輕松實現(xiàn)抽油機沖程的調(diào)整，沖速調(diào)整通過調(diào)整伺服控制箱內(nèi)的變頻裝置來實現(xiàn)。

2 塔架式抽油機與常規(guī)抽油機對比

2.1 舉升設(shè)備概況

薩北開發(fā)區(qū)應用的塔架式抽油機與常規(guī)抽油機有較大區(qū)別，具有直線往復運動的特性，區(qū)別于以往的曲柄連桿機構(gòu)；同時電動機選取為節(jié)能電動機，參數(shù)調(diào)整較為方便，塔架式抽油機獨特的長沖程、慢沖速的特點更能發(fā)揮其節(jié)能降耗的作用，產(chǎn)液趨向為中、高產(chǎn)井[5-6]。舉升設(shè)備概況對比見表1。

塔架式抽油機的電動機均為永磁同步電動機，傳動效率更高、更節(jié)能。相比常規(guī)游梁式抽油機，在保證額定輸出扭矩的前提下，電動機裝機功率更小，在節(jié)能降耗方面更具優(yōu)勢。塔架式抽油機參數(shù)在一定范圍內(nèi)可無級調(diào)節(jié)，使參數(shù)調(diào)節(jié)更方便。抽油機參數(shù)對比見表2。

2.2 塔架式抽油機生產(chǎn)概況

薩北開發(fā)區(qū)目前有18口復式永磁同步電動機抽油機井，5口塔架式數(shù)控抽油機井，22口塔架式智能抽油機井，22口電控換向塔架式抽油機井。塔架式抽油機類型見圖5。

由于塔架式抽油機具有長沖程、慢沖速的特性，與常規(guī)抽油機生產(chǎn)參數(shù)和產(chǎn)液量相當?shù)那闆r下，其泵效更高（表3）。

2.3 塔架式抽油機能耗數(shù)據(jù)

通過對比某廠常規(guī)抽油機與塔架式抽油機的能耗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)塔架式抽油機節(jié)電效果明顯（表4）。

表1 舉升設(shè)備概況對比

表2 抽油機參數(shù)對比

圖5 塔架式抽油機類型

表3 塔架式抽油機與常規(guī)抽油機的生產(chǎn)數(shù)據(jù)

表4 塔架式抽油機與常規(guī)抽油機的能耗數(shù)據(jù)

從表4可以看出，塔架式抽油機在節(jié)能降耗方面具有一定優(yōu)勢，平均系統(tǒng)效率高于常規(guī)游梁式抽油機平均水平，百米噸液耗電量也較同級別常規(guī)抽油機大幅降低。

3 結(jié)論

1）塔架式抽油機適用范圍廣，具有長沖程、低沖速的特點，較常規(guī)抽油機其系統(tǒng)效率可提高10個百分點左右。

2）塔架式抽油機參數(shù)調(diào)整、調(diào)平衡更為方便，單人便可完成相關(guān)操作，可大幅度減少工人勞動強度。

3）塔架式抽油機滿足某廠抽油機井產(chǎn)液的抽汲需求，在各項管理制度完善前提下，可建議推廣應用。