倪勃（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

三種不同節(jié)能抽油機應(yīng)用效果評價

倪勃（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

摘要：在油田的開發(fā)中，高含水階段的開發(fā)難度會隨著開發(fā)的進程越來越大。傳統(tǒng)的游梁式抽油機維修難、附件多、能耗大，難以滿足油井深抽的工藝要求。采油廠礦應(yīng)用的提撈抽油機、復(fù)式永磁抽油機、游梁直拖式抽油機將原始的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動改進為直線往復(fù)驅(qū)動。因此，抽油機的動力性能、平衡性能、運動性能更加完善。經(jīng)過測試得出了節(jié)能型抽油機現(xiàn)場試驗前后、裝機功率以及系統(tǒng)效率的相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了在油井中應(yīng)用新型電動機驅(qū)動的抽油機系統(tǒng)效率將提高25%以上，節(jié)能效果良好。

關(guān)鍵詞：節(jié)能型抽油機；直線往復(fù)驅(qū)動；系統(tǒng)效率

傳統(tǒng)抽油機的動力設(shè)備都是旋轉(zhuǎn)電動機，這種電動機在運行中都依靠復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換和傳遞系統(tǒng)才能完成直線往復(fù)運動。這種電動機的缺點是穩(wěn)定性差、系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率低。新型電動機抽油機可以實現(xiàn)從電能到直線往復(fù)運動的直接轉(zhuǎn)換，機械傳動的過程得到了簡化，從而能夠極大地提高工作效率。最重要的是，新型電動機抽油機的抽汲參數(shù)可無級調(diào)整，為滿足采油工藝及實現(xiàn)自動控制創(chuàng)造了條件，是一種應(yīng)用前景廣闊的新型抽油機。礦區(qū)于2008年和2010年先后安裝了3種節(jié)能型抽油機，主要對比分析了3種節(jié)能型抽油機作業(yè)中的節(jié)電、運行狀況、系統(tǒng)效率、存在問題等應(yīng)用情況。

1　節(jié)能型抽油機

1.1智能間歇提撈抽油機

如圖1所示，智能間歇提撈抽油機主要由井架、電動機、剎車器、排繩器、遠程通訊模塊、減速鋼絲繩卷筒、自動化控制裝置以及井下抽油部件構(gòu)成。這種抽油機利用的是柔性連續(xù)抽油桿采油技術(shù)，在這種技術(shù)中，電動機裝機功率主要由舉升液量載荷的大小來確定，且間歇舉升，大幅提高了系統(tǒng)效率。另外，桿管偏磨問題也得到了解決。

智能間歇提撈式抽油機在抽油作業(yè)中，制動器處于松開狀態(tài)，電動機反轉(zhuǎn)，抽子在加重桿的作用下推動柔性抽油桿向下運動。當(dāng)抽子接觸液面以后，傳感器會將井下壓力的變化發(fā)送到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)得知抽子接觸液面，這個接觸點即為液面深度，抽子繼續(xù)下行，當(dāng)抽子下行還未到達設(shè)置抽吸深度，而抽子以上的液柱高度已經(jīng)到達設(shè)置抽吸高度時，下行停止，轉(zhuǎn)為上行抽油；智能間歇提撈抽油機的控制系統(tǒng)能夠有效地在程序上對抽油機進行過載保護，如果載荷過大，電動機停止運作，并努力自行卸載，待載荷恢復(fù)正常以后，系統(tǒng)將自動繼續(xù)工作，從而對于抽油機的正常工作不會造成影響，使維修風(fēng)險大大降低。

圖1　智能間歇提撈抽油機結(jié)構(gòu)圖

1.2復(fù)式永磁電動機抽油機

在復(fù)式永磁電動機抽油機中，由變壓器提供三相交流電源，再由抽油機的智能控制功能將三相交流電源轉(zhuǎn)化為相位相反的驅(qū)動電源（輸出），再根據(jù)變頻柜提供工作參數(shù)，交替驅(qū)動電動機進行正向或反向旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動抽油桿進行上下往復(fù)運動，抽取原油[1]。

該種抽油機采用復(fù)式永磁電動機做為原始動力，在整體上取消了普通游梁抽油機中電動機以外的所有傳動部分，是一種大沖程、低沖速、高效率及低能耗的油田抽油設(shè)備。新型復(fù)式永磁電動機抽油機經(jīng)過各級專業(yè)部門的現(xiàn)場測定表明，該設(shè)備在同等情況下，產(chǎn)液量可提高20%，節(jié)電量在10%～30%。

1.3游梁直拖式抽油機

在游梁直拖式抽油機作業(yè)中，由智能控制柜提供沖程、沖速等數(shù)據(jù)后，將直線電動機啟動，在兩側(cè)定子（次級）內(nèi)，直線電動機動子（初級）做往復(fù)直線運動。當(dāng)動子上行時，靜平衡上行，鋼絲繩由光桿帶動下行，這時抽油機為下沖程，電動機和平衡系統(tǒng)儲備能量；到達設(shè)定的下死點后，電動機轉(zhuǎn)換方向，動子和靜平衡下行，光桿由鋼絲繩帶動上行，這時抽油機為上沖程，電動機和平衡系統(tǒng)釋放能量，到達設(shè)定的上死點后，電動機轉(zhuǎn)換方向，如此往復(fù)抽汲油氣[2]。

表1　智能間歇提撈抽油機應(yīng)用效果對比

表2　復(fù)式永磁電機抽油機應(yīng)用效果對比

表3　游梁直拖式抽油機應(yīng)用效果對比

2　現(xiàn)場應(yīng)用

1）2010年6月，某井上安裝了智能間歇提撈式抽油機，經(jīng)過試驗，電流23 A，日產(chǎn)液13.5 t，日產(chǎn)油0.69 t，含水量94.8%，動液面583.45 m。在作業(yè)中，完成1次抽油平均時間為1.5 h，每日舉升14～15次。與此前相比，電流下降了25 A，單井日節(jié)電100 kWh，年節(jié)電3.65×104kWh，具體數(shù)據(jù)，見表1。

該抽油機地面設(shè)備自安裝運行至今性能穩(wěn)定，未進行過任何維修，噪音小，管理既安全又方便，外形簡約美觀，受到現(xiàn)場管理人員的好評。

2）2008年9月，某井安裝了復(fù)式永磁電動機抽油機，經(jīng)過試驗，泵徑? 70 mm，沖速2.5 min-1，現(xiàn)場沖程6.6 m。日產(chǎn)液68 t，日產(chǎn)油3.6 t，動液面643.4 m，泵效69%。因為將75 kW大電動機更換為22 kW小電動機，上下電流分別為32/34 A，與此前相比，電流分別下降12/9 A，單井日節(jié)電129.6kWh，年節(jié)電4.73×104kWh，具體數(shù)據(jù)，見表2。

該抽油機地面設(shè)備自安裝運行至今性能較為穩(wěn)定，進行過5次維修，2010年6月25日斷脫檢泵，啟抽后運行到2010年8月11日，桿斷關(guān)井至目前。由于啟停不方便給測試工人和管井工人帶來不便。

3）2008年10月，某井上安裝了游梁直拖式抽油機，10月30日開始運行，其間多次調(diào)整抽油機的運行參數(shù)。在正常運行時，泵徑? 57 mm，沖速2.1 min-1，正常運行時沖程2.5 m，平均日產(chǎn)液48.4 t，日產(chǎn)油3.19 t，動液面455.8 m，泵效高達148%。將原來的30 kW電動機換成15 kW小電動機，上下電流分別下降54/63 A，電流大幅下降，單井日節(jié)電91.68 kWh，年節(jié)電3.35×104kWh，具體數(shù)據(jù)，見表3。

在一年的試驗中，游梁直拖式抽油機現(xiàn)場參數(shù)調(diào)試運行極少趨于合理，在試驗

后期（2009年3月以后）因參數(shù)無法上調(diào)，徘徊在600～700 m之間，泵效僅為30%左右，功圖震動載荷極大。

該抽油機地面設(shè)備自安裝運行至今性能不夠穩(wěn)定，多次進行維修。2008年11月28日，桿斷關(guān)井。于12月17日—23日期間進行小修撈桿，經(jīng)現(xiàn)場鑒定，此為第114根抽油桿本體斷。直到2009年1月2日，修好電動機重新啟抽，由于沖速為5 min-1，使抽油機無法正常運轉(zhuǎn)，反復(fù)維修后啟抽。2009年5月29日，因泵漏進行作業(yè)檢泵，啟抽后還是經(jīng)常因過載而停機，參數(shù)無法正常上調(diào)，且井口噪音和震動極大，目前已拆除。

3　結(jié)論

1）同傳統(tǒng)抽油機相比，3種節(jié)能型抽油機都節(jié)能降耗、系統(tǒng)效率高。

2）由于智能間歇提撈式抽油機改進了舉升方式，使抽汲參數(shù)合理匹配，可節(jié)約電能50%～ 90%，滿足低產(chǎn)采油工藝要求需要。

3）復(fù)式永磁電動機抽油機占地面積和重量僅為傳統(tǒng)抽油機的50%，在工況相同的條件下，與傳統(tǒng)游梁式抽油機相比可節(jié)省10%以上的電能，是節(jié)能環(huán)保型產(chǎn)品。但由于故障發(fā)生頻率高，且啟停不方便會給管理人員、測試工人帶來不便。

4）游梁直拖式抽油機在上下往復(fù)抽汲運動中，是勻速運動，到上下死點瞬間停止運動，這樣慣性載荷大，易斷桿，造成檢泵周期短。還有在沉沒度低于200 m時電動機隨著液面越深載荷越大，電動機無法適應(yīng)大載荷，這樣電動機易損壞，還無剎車裝置，所以該抽油機目前不合適油田生產(chǎn)需要。

參考文獻：

[1]姜民政，王建萍，鄭雪鋒，等.直線電機驅(qū)動抽油機的研究[J].石油礦場機械，2006（1）：38-41．

[2]陳憲侃，陳萬薇，孫建華.游梁式抽油機與直線電機抽油機[J].石油鉆采工藝，2003（1）：67-70.

（編輯鞏亞清）

DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2016.01.011

作者簡介：倪勃，2008年畢業(yè)于東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，從事機采管理工作，E-mail：37731807@qq.com，地址：黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠第一油礦地質(zhì)隊，163000。

收稿日期2015-09-24