【摘要】當(dāng)前我國(guó)油田開發(fā)中，大多數(shù)采用常規(guī)的抽油機(jī)進(jìn)行機(jī)械采油。本文對(duì)常規(guī)采油的抽油機(jī)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，同時(shí)，指出最新的抽油機(jī)設(shè)備的性能不足的情況，通過(guò)把游梁式抽油機(jī)進(jìn)行改造的同時(shí)，開發(fā)出無(wú)游梁式抽油機(jī)的相關(guān)性能，最大限度的改善抽油機(jī)的節(jié)能效果。

【關(guān)鍵詞】無(wú)梁式抽油機(jī)；游梁式抽油機(jī)；節(jié)能與降耗

當(dāng)前我國(guó)各大油田運(yùn)用機(jī)械抽油機(jī)進(jìn)行采油的用量大、能耗多，大約占油田總用電量的75%以上，是影響油田采油成本的關(guān)鍵因素。最近幾年，我國(guó)各大油田以及制造單位在油田抽油機(jī)的具體節(jié)能上做出了很多的嘗試和努力。當(dāng)前市場(chǎng)上出現(xiàn)了各種類型的抽油機(jī)設(shè)備以及節(jié)能裝置，用于試驗(yàn)和應(yīng)用的新型抽油機(jī)就有100多種，將近數(shù)萬(wàn)臺(tái)[1]。

一、目前常規(guī)抽油機(jī)的節(jié)能現(xiàn)狀

一般說(shuō)來(lái)，油田選擇什么型號(hào)的抽油機(jī)由用戶說(shuō)了算，因?yàn)橹挥兴麄兦宄枰裁葱吞?hào)的抽油機(jī)。油田單位進(jìn)行抽油機(jī)的選擇，首先考慮的是其可靠性要高，出現(xiàn)事故的情況相對(duì)較低，安全性能較好。常規(guī)抽油機(jī)的工作條件以及工作環(huán)境非常惡劣，其具體表現(xiàn)是：一是，在沒(méi)人看守的時(shí)候還是在運(yùn)作的；二是，除了正常的修井、維護(hù)、修理的時(shí)間以外，要求抽油機(jī)要一年365天，每天工作24小時(shí)，不能停止；三是，在條件極為困難的時(shí)候，也要不停的工作，例如，在野外露天、風(fēng)霜雨雪、嚴(yán)寒酷暑等環(huán)境下；四是，抽油機(jī)的抽油桿要上下不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，每天要進(jìn)行數(shù)千萬(wàn)次的換向工作，伴隨換向工作的不斷加大，其換向的載荷力度不斷加大?；谶@種較為嚴(yán)酷的條件下，所以要求抽油機(jī)要有非常高的可靠性，只有這樣才能保持抽油機(jī)的工作效率[2]。

游梁式抽油機(jī)的能耗非常多，由于這種問(wèn)題的出現(xiàn)，給新型抽油機(jī)又提供了新的契機(jī)。近幾年，中石化、中石油以及各大油田紛紛進(jìn)行抽油機(jī)的改革。后來(lái)研發(fā)出來(lái)的新型抽油機(jī)有：皮帶抽油機(jī)、鏈條抽油機(jī)、液壓抽油機(jī)等，這些抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)非常的多，例如，重量較輕、占地小、節(jié)能效果好、抽油沖程長(zhǎng)、平衡效果好等。在性能可靠性方面均高于常規(guī)的游梁式抽油機(jī)。

二、無(wú)游梁式抽油機(jī)與常規(guī)抽油機(jī)的節(jié)能特點(diǎn)

目前，在中石油的油田以及大慶油田的采油中，有兩種無(wú)游梁式抽油機(jī)進(jìn)行試用。一種是復(fù)式永磁抽油機(jī)，其工作效率高以及功率因數(shù)高，是普通電機(jī)節(jié)電的35-58%；另一種是曲拉式抽油機(jī)，這種機(jī)型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用鋼材量較少，通過(guò)優(yōu)化力的傳輸進(jìn)行節(jié)能，比普通抽油機(jī)節(jié)能45%以上。中石化油田中，還研發(fā)了長(zhǎng)環(huán)形齒條抽油機(jī)，這種抽油機(jī)的核心技術(shù)是采用了軌跡鏈條換向結(jié)構(gòu)，新研發(fā)的長(zhǎng)軌形齒條換向結(jié)構(gòu)，其重要目的是用齒條代替鏈條，充分提高了抽油機(jī)的可靠性能的同時(shí)，進(jìn)一步減少了傳動(dòng)鏈，使抽油機(jī)的工作效率顯著提高。

常規(guī)抽油機(jī)的轉(zhuǎn)子中有一種釹鐵硼永磁的材料，可以在一定的時(shí)間內(nèi)保持一定的磁場(chǎng)，因?yàn)檗D(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和定子的磁場(chǎng)完全同步，沒(méi)有損耗，并且轉(zhuǎn)子不需要外加電源，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率為零，所以，啟動(dòng)力矩較大。其工作效率可達(dá)95%以上，啟動(dòng)力矩最大可達(dá)3.6倍，即使在輕負(fù)荷時(shí)其工作功率可達(dá)0.90以上，并且不需要電容補(bǔ)償。常規(guī)抽油機(jī)中配有節(jié)能控制器，根據(jù)每一個(gè)抽油機(jī)的實(shí)際消耗功率的變化進(jìn)行通電和斷電控制，其內(nèi)部配置的電腦可以進(jìn)行自動(dòng)辨識(shí)其斷電的位置。常規(guī)抽油機(jī)利用整個(gè)系統(tǒng)的勢(shì)能進(jìn)行釋放，在具體發(fā)電時(shí)，不是對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，而是直接把電源切斷，同時(shí)，把節(jié)能的性能發(fā)揮到最大[3]。常規(guī)抽油機(jī)運(yùn)行成本較低，具體的維護(hù)較為方便。據(jù)有關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，當(dāng)前，常規(guī)的抽油機(jī)以及在其基礎(chǔ)上研發(fā)出來(lái)的新型的抽油機(jī)，是游梁式節(jié)能型抽油機(jī)，每年的維修費(fèi)用在2100元左右。但是，目前市場(chǎng)中最新產(chǎn)品，無(wú)游梁式節(jié)能型抽油機(jī)的維修非常在8000—10000元間，大小是游梁式抽油機(jī)的5倍還多，具體的維護(hù)時(shí)間各不相同，無(wú)游梁式抽油機(jī)的維護(hù)時(shí)間是游梁式抽油機(jī)的3倍，所以，對(duì)于維修的人員的素質(zhì)要求極高。

三、游梁式抽油機(jī)的降耗措施與分析

1.復(fù)合平衡降耗分析

該方案主要是針對(duì)有游梁式抽油機(jī)的尾部，使用平衡裝置實(shí)現(xiàn)其調(diào)整功能，并且與曲柄平衡形成復(fù)合平衡，如圖1所示。復(fù)合平衡狀態(tài)的形成，使減速器的峰值扭矩達(dá)到最小的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中保證最佳負(fù)荷狀態(tài)，并且可以促進(jìn)抽油機(jī)運(yùn)行效率的提升。在游梁式抽油機(jī)的尾部設(shè)置平衡裝置以后，可以將減速器的扭矩峰值降低，降低抽油機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷。

2.游梁平衡的改造

在游梁式抽油機(jī)的尾部添加平衡裝置的同時(shí)，可以在尾部增加固定裝置，這樣可以減少曲柄的長(zhǎng)度，從而降低扭矩負(fù)荷，使得抽油機(jī)的荷載系數(shù)降低，提高電動(dòng)機(jī)的工作效率。與復(fù)合平衡改造方案相比，游梁平衡改造方案的減速器扭矩曲線波動(dòng)更為平緩，峰值更低。

3.雙驢頭的改造

雙驢頭改造方案將對(duì)稱平衡與下偏平衡理論進(jìn)行結(jié)合，主要是對(duì)懸點(diǎn)靜載荷和動(dòng)載荷進(jìn)行分別平衡，降低減速器的凈扭矩和負(fù)扭矩，體現(xiàn)了非常好的節(jié)能性。該方案通過(guò)改變四桿機(jī)構(gòu)的尺寸，達(dá)到降低懸點(diǎn)載荷的目的，如圖2所示。與上兩種方案相比，雙驢頭改造方案效果更好，減速器扭矩曲線波動(dòng)更平緩。

四、改造結(jié)果

通過(guò)上述幾種改造方案可以看出，改造后的電動(dòng)機(jī)功率隨著周期荷載的不斷增加而增加，因此，改造方案的實(shí)施可以達(dá)到節(jié)能的效果。由于受到實(shí)際運(yùn)行環(huán)境和使用條件的限制，在進(jìn)行節(jié)能方案的選擇與實(shí)施方面，要從抽油機(jī)運(yùn)行的實(shí)際情況出發(fā)，選擇合適的節(jié)能改造方案，才能達(dá)到最佳的節(jié)能效果。通常情況下，雙驢頭改造方案在節(jié)能方面的效果更佳顯著，復(fù)合平衡改造方案在電機(jī)穩(wěn)定性方面較強(qiáng)，而游梁平衡改造方案與其他改造方案相比，造價(jià)較低，經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)。

結(jié)束語(yǔ)

抽油機(jī)的節(jié)能降耗性能還要看油田的內(nèi)部管理能力，油田管理者要積極對(duì)員工進(jìn)行抽油機(jī)節(jié)能使用培訓(xùn)，強(qiáng)化職工的節(jié)能意識(shí)，同時(shí)，油田企業(yè)要積極進(jìn)行技術(shù)改造，在降低抽油機(jī)成本的基礎(chǔ)上，全面提高油田的可開發(fā)效益。

參考文獻(xiàn)

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