李陽(yáng)（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

抽油機(jī)井節(jié)點(diǎn)控制與能耗影響關(guān)系研究

李陽(yáng)（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

抽油機(jī)井口盤根和皮帶是傳輸動(dòng)力的重要環(huán)節(jié)，其松緊度直接影響系統(tǒng)效率和耗電量。盤根過(guò)松會(huì)導(dǎo)致井口漏油，盤根過(guò)緊引起電流上升，耗電量增加；皮帶過(guò)松導(dǎo)致發(fā)生丟轉(zhuǎn)，傳輸效率降低，而過(guò)緊導(dǎo)致皮帶和電動(dòng)機(jī)軸承磨損加速，耗電量也上升。因此，研究盤根和皮帶能耗最低點(diǎn)的操作標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整皮帶和盤根松緊度既可以降低抽油機(jī)耗電量，又提高了抽油機(jī)的系統(tǒng)效率。

皮帶 盤根 系統(tǒng)效率 松緊度 能耗

2010年大慶油田第六采油廠全年總耗電量約11.5×108kWh，其中機(jī)采系統(tǒng)耗電占廠總能耗的1/3左右。因此提高抽油機(jī)系統(tǒng)效率，降低能耗是目前油田研究的重要課題。

研究表明，影響有桿抽油系統(tǒng)效率的因素較多，不僅受到抽油設(shè)備和抽汲參數(shù)的影響，而且還受到油井管理水平的影響。為了進(jìn)一步提高和優(yōu)化抽油機(jī)系統(tǒng)效率，先后進(jìn)行了“抽油機(jī)井皮帶、盤根松緊度與能耗關(guān)系試驗(yàn)研究”，總結(jié)出不同類型皮帶、盤根松緊度與能耗變化規(guī)律，找到最合理的松緊度調(diào)整實(shí)施界限，便于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作，降低抽油機(jī)井能耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的[1]。

1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作存在問(wèn)題

抽油機(jī)井口盤根和皮帶是傳輸動(dòng)力的重要環(huán)節(jié)，其松緊度直接影響系統(tǒng)效率和耗電量。盤根過(guò)松會(huì)導(dǎo)致井口漏油，盤根過(guò)緊引起電流上升，耗電量增加；皮帶過(guò)松導(dǎo)致發(fā)生丟轉(zhuǎn)，傳輸效率降低，而過(guò)緊導(dǎo)致皮帶和電動(dòng)機(jī)軸承磨損加速，耗電量也上升。

在各礦的日常管理中，現(xiàn)場(chǎng)工人在保證抽油機(jī)正常運(yùn)行的過(guò)程中，缺少節(jié)電意識(shí)，所以在調(diào)整盤根、皮帶松緊做法上存在以上問(wèn)題：

1）在日常管理中調(diào)整盤根松緊度，以光桿不發(fā)熱、不帶油為易。但現(xiàn)場(chǎng)大多數(shù)操作人員為了能夠確保光桿光潔不帶油，所以在緊盤根時(shí)自然要緊些，但是這樣就加劇了盤根和光桿之間的磨損，增加了抽油機(jī)的耗電量。

2）對(duì)于皮帶松緊調(diào)整，大部分現(xiàn)場(chǎng)工人上翻皮帶后松手能恢復(fù)原狀，或手按皮帶彎曲在2指左右，啟動(dòng)不打滑為準(zhǔn)。但由于皮帶長(zhǎng)短、寬窄以及人的經(jīng)驗(yàn)不同，導(dǎo)致皮帶松緊不一，耗電增多。

2 盤根松緊度與能耗的關(guān)系現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)選取抽油機(jī)泵況正常、盤根完好的抽油機(jī)井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。并充分考慮了對(duì)各種盤根組合（O型、皮帶、組合盤根等），光桿光潔度等因素的影響。分別對(duì)現(xiàn)場(chǎng)4口井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

為了直觀的研究和分析盤根松緊度對(duì)能耗影響的變化規(guī)律。分別對(duì)其中2口井進(jìn)行測(cè)試，以盤根較松處起點(diǎn)，在擰緊的過(guò)程中每隔1圈為一個(gè)測(cè)試點(diǎn)，選取6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得能耗變化曲線如圖1。

為了更加精確的認(rèn)知盤根松緊度與耗電量的關(guān)系，找到最佳節(jié)能操作合理區(qū)。在第一油礦6-F290（O型）加大了測(cè)試點(diǎn)的密度，并采用扭矩扳手為輔助測(cè)量工具，進(jìn)行量化測(cè)量。以抽油機(jī)盤根最松狀態(tài)（盤根發(fā)出輕微刺刺聲響，但是不跑油，盤根盒扭矩為0N·s）為起點(diǎn)，逐漸擰緊盤根，在盤根最松擰到最緊（光桿發(fā)燙，用手轉(zhuǎn)不動(dòng)盤根）過(guò)程中，每轉(zhuǎn)相同圈數(shù)為一個(gè)測(cè)試點(diǎn)，記錄這些點(diǎn)的有功功率（每點(diǎn)測(cè)試時(shí)間不得小于10 min）。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量，測(cè)得能耗變化曲線如圖2。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)所測(cè)量的數(shù)據(jù)得出，抽油機(jī)能耗變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2，在距離最松點(diǎn)1.5圈處到最緊點(diǎn)平均有功功率下降0.79k W，平均日節(jié)電18.96k W h。盤根由松到緊的過(guò)程中，由于盤根與光桿之間摩擦阻力增大，使得抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷上升，表現(xiàn)為有功功率增加、系統(tǒng)效率下降。

結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)情況，確定盤根能耗最低點(diǎn)的操作標(biāo)準(zhǔn)是比最松狀態(tài)擰緊30~50N·m（1~1.5圈）左右，此時(shí)井口不漏油，便于日常管理，抽油機(jī)光桿輕微掛點(diǎn)油星，盤根的潤(rùn)滑性最佳，即能延長(zhǎng)了盤根的使用壽命，又降低了耗電量。經(jīng)調(diào)整該井有功功率下降0.42k W，系統(tǒng)效率提高0.81個(gè)百分點(diǎn)。

3 皮帶松緊度與能耗的關(guān)系現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試方案及數(shù)據(jù)

在現(xiàn)場(chǎng)選取泵況、功圖正常的1口井（該抽油機(jī)皮帶為D 6350型號(hào)）作為試驗(yàn)井，并采用抽油機(jī)緊帶裝置對(duì)該井進(jìn)行皮帶調(diào)整試驗(yàn)。以抽油機(jī)井電動(dòng)機(jī)皮帶最松狀態(tài)（不打滑、皮帶抽打狀態(tài)）為起點(diǎn)，逐漸上緊皮帶，每隔4 mm確定一個(gè)測(cè)試點(diǎn)。根據(jù)數(shù)據(jù)變化分析皮帶松緊度對(duì)抽油機(jī)能耗影響。測(cè)得能耗變化曲線如圖3，系統(tǒng)效率變化如圖4。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，皮帶傳動(dòng)效率增加，但滑動(dòng)摩擦損失增加，由于二者的共同存在，表現(xiàn)為從最松到最緊，有功功率先下降到最低后逐步上升。經(jīng)分析皮帶過(guò)松導(dǎo)致發(fā)生丟轉(zhuǎn)，傳動(dòng)效率降低。此時(shí)電動(dòng)機(jī)軸承受力不均導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)起初能耗高。而隨著電動(dòng)機(jī)的移動(dòng)，在皮帶由最松點(diǎn)逐步調(diào)至8mm點(diǎn)處的過(guò)程中，皮帶與電動(dòng)機(jī)咬合的越加的緊密，皮帶的傳動(dòng)效率最佳，其電動(dòng)機(jī)軸承受力點(diǎn)均勻，也使得能耗隨之降低。而隨著電動(dòng)機(jī)的移動(dòng)，使得過(guò)緊的皮帶與電動(dòng)機(jī)軸承的摩擦磨損加速，耗電量也隨著上升[2]。

在皮帶最松點(diǎn)，能耗并不是最小的，適當(dāng)?shù)纳暇o皮帶，再距離電動(dòng)機(jī)最松（圖3中粗點(diǎn)）點(diǎn)7~8 mm處，有功功率最低，系統(tǒng)效率最高。實(shí)際點(diǎn)距離合理點(diǎn)8mm處平均有功功率下降0.16k W，系統(tǒng)效率提高0.81個(gè)百分點(diǎn)，平均日節(jié)電3.84 k W h。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)所有的抽油機(jī)的皮帶在運(yùn)行一段時(shí)間后都存在過(guò)松的現(xiàn)象，抽油機(jī)緊帶裝置的安裝，更好的解決了這一問(wèn)題，并方便在日常管理中確定最佳電動(dòng)機(jī)位置，解決電動(dòng)機(jī)不易移動(dòng)、更換皮帶工作量大、不便于生產(chǎn)管理等現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題，從而達(dá)到節(jié)電的目的。

4 制定抽油機(jī)井盤根、皮帶松緊度合理實(shí)施界限

4.1 確定抽油機(jī)井盤根松緊度實(shí)施界限

從節(jié)能角度出發(fā)，盤根調(diào)整到不漏油最松狀態(tài)下最節(jié)能，但從環(huán)保和管理角度，最松狀態(tài)下抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中由于盤根損耗，短時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)漏油情況，不利于環(huán)保，而且不易管理，過(guò)多增加現(xiàn)場(chǎng)工人勞動(dòng)。

通過(guò)以上試驗(yàn)結(jié)果，我們制定出抽油機(jī)井盤根松緊度實(shí)施界限：

1）盤根盒應(yīng)不刺不漏，光桿不發(fā)熱。

2）盤根調(diào)整至不漏油最松狀態(tài)下緊30~50N·m（1~1.5圈）左右，此時(shí)抽油機(jī)理論上應(yīng)達(dá)到最佳節(jié)電和管理效果。

4.2 確定抽油機(jī)井皮帶松緊度實(shí)施界限

由于在實(shí)際操作時(shí)不易測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的施加壓力，所以可簡(jiǎn)便采用電動(dòng)機(jī)移動(dòng)距離作為實(shí)施界限，制定6350型皮帶松緊度實(shí)施界限。其余型號(hào)皮帶有待以后進(jìn)一步的分析確定。

1）電動(dòng)機(jī)皮帶輪與減速箱皮帶輪四點(diǎn)成一線。

2）在安裝抽油機(jī)緊帶裝置的前提下，以抽油機(jī)井皮帶不打滑為最松點(diǎn)，調(diào)整電動(dòng)機(jī)移動(dòng)距離，使皮帶適當(dāng)繃緊，根據(jù)井的實(shí)際情況，6350型皮帶，調(diào)整電動(dòng)機(jī)距離皮帶最松點(diǎn)7~8mm。

3）伴隨抽油機(jī)井的運(yùn)行，皮帶也隨之變形拉伸，建議現(xiàn)場(chǎng)管理人員進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

5.1節(jié)電效益

根據(jù)盤根松緊度與6350型皮帶松緊度現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果分析，對(duì)井7-201井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。從盤根現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際點(diǎn)到實(shí)施界限最佳點(diǎn)，有功功率下降0.71 k W，6350型皮帶從實(shí)際點(diǎn)到最佳實(shí)施點(diǎn)，有功功率下降0.16k W。7-201有功功率下降0.87k W，系統(tǒng)效率上升4.73個(gè)百分點(diǎn)。單井日節(jié)電20.4 k W h，每度電按照0.54元計(jì)算，單井日節(jié)約電費(fèi)11.016元。如果百口抽油機(jī)按照這以上試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行調(diào)節(jié)，年可節(jié)約電費(fèi)30×104元

5.2 管理效益

調(diào)整盤根、皮帶松緊度，不但可以降低抽油機(jī)井能耗、提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率，而且可以起到降低盤根、皮帶磨損量，延長(zhǎng)其更換時(shí)間的目的，從而節(jié)約生產(chǎn)成本，減少現(xiàn)場(chǎng)工人的管理強(qiáng)度。

6 結(jié)論

1）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，在盤根由最松逐漸調(diào)至最緊的過(guò)程中，有功功率增大、電流上升、系統(tǒng)效率下降。

2）在皮帶由最松逐漸調(diào)至最緊的過(guò)程中，有功功率先下降到最低后逐步上升、系統(tǒng)效率先上升到最高后逐步下降。說(shuō)明在皮帶最松點(diǎn)有功功率并不是最小的，適當(dāng)上緊皮帶，有功功率最低，系統(tǒng)效率最高。

3）調(diào)整盤根松緊度不但要考慮到能耗與松緊度的變化規(guī)律，還要從管理的實(shí)際出發(fā)，考慮到盤根的漏油時(shí)間，建議依據(jù)盤根從最松到最緊的圈數(shù)，選擇在最松狀態(tài)下緊30~50N·m（1~1.5圈）。

4）抽油機(jī)緊帶裝置可有效的解決電動(dòng)機(jī)不易移動(dòng)、更換皮帶工作量大、不便于生產(chǎn)管理等現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題。

5）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究表明，調(diào)整皮帶、盤根松緊度，可以達(dá)到降低抽油機(jī)井能耗，提高系統(tǒng)效率，節(jié)約材料損耗，減輕工人現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)的目的。

[1]卜文杰,王文秀,秦曉東.提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的理論分析與對(duì)策措施[D].論文集粹,2008:24.

[2]鄭祖芳,袁結(jié)連,姜濤,等.抽油機(jī)皮帶張緊裝置可靠性設(shè)計(jì)與改進(jìn)[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2006(10):5-9.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.05.006

李陽(yáng)，2008年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè)，從事油田節(jié)能現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督工作，E-mail：librother001@163.com，地址：黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠工程技術(shù)大隊(duì)綜合室，163000。

2012-01-29）