蘇成智（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

傳統(tǒng)的游梁式抽油機結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量可靠、維修工作易操作，在油田開發(fā)中被廣泛應(yīng)用。隨著油田的不斷發(fā)展，降本增效越來越突出，保產(chǎn)量的同時也要保證效益，因此游梁式抽油機傳動節(jié)點多、傳動效率低、能量損失大的問題日益凸顯[1]。

電控換向塔架式抽油機采用電動機經(jīng)減速器減速后直接帶動驅(qū)動輪和動滑輪傳動，傳動效率高，能量損失小，并通過智能控制裝置改變電動機旋轉(zhuǎn)方向，帶動抽油桿做上下往復(fù)運動，性能可靠、操作簡便，在油田開發(fā)新形勢下具有廣闊的應(yīng)用前景[2]。

1 技術(shù)原理

1.1 結(jié)構(gòu)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)、移機裝置等部分組成（圖1）。

1）塔架。由型鋼焊接而成，高度決定最大沖程。底部與基礎(chǔ)鏈接，頂部與上平臺鏈接，側(cè)面安裝爬梯。

2）上平臺。由鋼網(wǎng)及型鋼焊接而成，用于安放動力系統(tǒng)、控制箱。

3）動力系統(tǒng)。由電動機、聯(lián)軸器、減速機、驅(qū)動輪及鋼絲繩、平衡配重等部件組成。

4）移機裝置。在塔架4個立柱底部各安裝1個滾輪機構(gòu)，實現(xiàn)整體移機。

圖1 電控換向塔架式抽油機結(jié)構(gòu)示意圖

5）控制系統(tǒng)。由安裝在上平臺的伺服控制箱、安裝在塔架上的上下限位開關(guān)等組成，用于實現(xiàn)設(shè)備各種功能動作的控制。

電動機經(jīng)過聯(lián)軸器、減速器將動力傳動至驅(qū)動輪，驅(qū)動輪上固定有兩組鋼絲繩，分別通過動滑輪，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(fù)直線運動[3]。

1.2 節(jié)能原理

1）結(jié)構(gòu)方面。采用電動機旋轉(zhuǎn)經(jīng)過減速機減速后帶動驅(qū)動輪、動滑輪進行傳動，代替?zhèn)鹘y(tǒng)游梁式抽油機的四連桿傳動機構(gòu)，動力傳動鏈短，機械效率提高，降低裝機功率[4]。

2）電動機方面。采用低速大扭矩異步伺服電動機、借用電梯控制技術(shù)開發(fā)的控制系統(tǒng)，改變電動機旋轉(zhuǎn)方向，實現(xiàn)帶動抽油桿做直線往復(fù)運動，且具有準(zhǔn)確的速度和位置控制精度及可靠的保護功能。

3）控制系統(tǒng)。采用了智能控制系統(tǒng)，與普通游梁式抽油機相比所需電動機功率、變壓器容量相比，均可降低一個等級，固定能量損耗減少，一次性投資降低。

2 技術(shù)特點

塔架式抽油機屬于“長沖程、低沖速”機電一體化抽油機，結(jié)合了現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)和直線抽油方式，可解決常規(guī)游梁式抽油機能耗高、機械效率低、調(diào)參困難的問題，具有多方面的技術(shù)優(yōu)點[5]。

2.1 長沖程、低沖速，節(jié)能效果明顯

通過控制上下沖程頻率，可實現(xiàn)上沖程速度較快、下沖程速度較慢的生產(chǎn)方式，減少漏失量增加泵的充滿程度，提高泵效。抽油機上、下沖程均實現(xiàn)“慢—快—慢”的運動過程，換向時加速度小，減小光桿彎曲及彈性變形，長沖程、低沖速減輕桿管偏磨，延長檢泵周期。

2.2 生產(chǎn)維護工作量小，勞動強度低

塔架式抽油機保養(yǎng)工作量少，一年兩次對鋼絲繩、動滑輪等進行潤滑保養(yǎng)即可；沖程、沖速的調(diào)整可通過電子屏操作完成，快速、方便、準(zhǔn)確；平衡調(diào)整只需單人對次配重重量進行調(diào)整即可完成；電動機與減速箱之間采用彈性聯(lián)軸器連接，無需更換皮帶[6]。

2.3 安全性能高、防洪性能好

采用電磁制動技術(shù)，當(dāng)按“停止”按鈕或電路突然斷電時，制動系統(tǒng)的控制電路失磁，制動器動作，實現(xiàn)抽油機平穩(wěn)可靠剎車；變頻系統(tǒng)自控程度高，對過載、失速具有完善保護功能，當(dāng)抽油桿斷脫時系統(tǒng)能及時可靠停機。

電動機和控制箱位于塔架上平臺，能夠有效解決泄洪區(qū)油井洪水季生產(chǎn)問題，減少停井對原油產(chǎn)量的影響。

3 應(yīng)用效果

電控換向塔架抽油機已安裝試驗4口井，對比測試資料，平均泵效提高10個百分點，系統(tǒng)效率提高11.29個百分點，噸液百米節(jié)電率26.3%，平均單井日節(jié)電56.4 kW，具有較好的節(jié)能效果。4口井累計年節(jié)電8.176×104kWh，電費價格按照0.638 1元/kWh計算，年節(jié)約電費5.217萬元，具有較好的經(jīng)濟效益（表1）。

表1 電控換向塔架抽油機效果對比表

4 結(jié)論與認識

1）電控換向塔架式抽油機通過改變抽油機的結(jié)構(gòu)，采用塔架結(jié)構(gòu)、電動機—減速器—驅(qū)動輪—動滑輪傳動，使抽油機本身的工作方式具有節(jié)能特性，同時使用低速大扭矩異步伺服電動機，節(jié)能效果明顯。

2）電控換向塔架式抽油機與傳統(tǒng)抽油機相比具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、日常維護工作量小的優(yōu)點。

3）電控換向塔架式抽油機不但可以提高機采井系統(tǒng)效率，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的；同時通過使用智能控制系統(tǒng)提高抽油機安全性能，減少工人工作量，降低勞動強度，降低油田的綜合成本。

4）電控換向塔架式抽油機采用“長沖程，慢沖速”的生產(chǎn)方式，減少泵的漏失量，增加泵的充滿程度。智能控制系統(tǒng)采用電梯升降技術(shù)進行控制，上、下沖程均實現(xiàn)“慢—快—慢”的運動過程，換向時加速度小，減小光桿彎曲及彈性變形，減輕桿管偏磨程度，延長檢泵周期，節(jié)約作業(yè)成本。