徐洪兵

（中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司遼河熱采機(jī)械制造分公司，遼寧 盤(pán)錦 124010）

1 游梁式抽油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

在我國(guó)歷史油田發(fā)展中，游梁式抽油機(jī)是歷史比較悠久，應(yīng)用的數(shù)量更是在油田中占據(jù)了龐大的比例，高達(dá)90%。在游梁式抽油機(jī)的工作過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器由皮帶輪帶動(dòng)，減速器的輸出軸由副和曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)，四桿機(jī)構(gòu)通過(guò)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)游梁的周期運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)梁支撐在支架的頂部。根據(jù)支架的頂部，將行走梁分為前臂和后臂的行走梁。一方面，支架可以使行走梁上下擺動(dòng)。另一方面，它的位置與驢頭吊點(diǎn)的力矩臂大小有關(guān)。驢頭吊點(diǎn)上設(shè)有繩架和滑桿。起升繩架、滑桿及滑桿下設(shè)備通過(guò)曲柄的圓周轉(zhuǎn)動(dòng)上下行程，完成抽油。

2 抽油機(jī)液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)的節(jié)能原理

2.1 節(jié)能系統(tǒng)組成

泵送液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)的核心原則是減少能源懸掛點(diǎn)凈轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)率在電機(jī)軸上，電機(jī)可以利用其額定容量，提高能源效率。液壓系統(tǒng)的液壓能量由二級(jí)組件、閥、液壓蓄能器和壓力傳感器的組成等，并將其添加到電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)之間的單向離合器，確保單向泵電機(jī)傳輸功率。加上節(jié)能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)移并不是一個(gè)常規(guī)游梁式抽油機(jī)的一行，并不是控制，平衡效果不理想，能源消耗嚴(yán)重；次要元素電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件耗能增加。

2.2 系統(tǒng)節(jié)能原理

因?yàn)轶H頭梁抽油機(jī)下死點(diǎn)而停車(chē)，也就是說(shuō)，從一開(kāi)始的抽油機(jī)應(yīng)進(jìn)入大負(fù)載狀態(tài)的下沖。增加混合動(dòng)力節(jié)能抽油機(jī)的系統(tǒng)，為了提高負(fù)荷率將使用降低電動(dòng)機(jī)的額定功率。可能導(dǎo)致冷啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩?zé)o法開(kāi)始，因此，在進(jìn)入正式的工作循環(huán)，抽油機(jī)需要進(jìn)行冷啟動(dòng)階段。發(fā)動(dòng)機(jī)在冷啟動(dòng)階段反演開(kāi)始，因?yàn)槌诫x合器已通過(guò)單向的速度轉(zhuǎn)矩，因此，電動(dòng)機(jī)和減速器和隨后的傳導(dǎo)機(jī)制，驢頭懸點(diǎn)載荷為關(guān)閉狀態(tài)等，通過(guò)控制器來(lái)改變換閥的位置，完成二次液壓泵操作模式開(kāi)關(guān)組件。填充的液壓油泵空氣蓄能器儲(chǔ)存能量，完成冷啟動(dòng)過(guò)程。冷啟動(dòng)階段將電能轉(zhuǎn)換成液壓儲(chǔ)能。汽車(chē)的蓄電池儲(chǔ)存足夠的能量在冷啟動(dòng)階段，轉(zhuǎn)速的變換方向后，連接單向離合器，進(jìn)入階段的下沖?？刂破髡{(diào)整換向閥位置輔助元素，工況電機(jī)、液壓馬達(dá)和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)驢頭上升，完成下沖抽水行動(dòng)。控制器繼續(xù)改變二級(jí)液壓泵元素工作狀態(tài)，此時(shí)，能量流是達(dá)到馬頭時(shí)釋放降低電機(jī)的重力勢(shì)能消耗功率，液壓泵驅(qū)動(dòng)緩沖罐。下沖階段潛在的電能轉(zhuǎn)化為液壓能源。

在實(shí)際的系統(tǒng)中，為了保持穩(wěn)定，使得在工作循環(huán)的馬達(dá)負(fù)載狀態(tài)下，即使在行程中，馬達(dá)可以是通電使用蓄壓器。這種轉(zhuǎn)換是以實(shí)時(shí)進(jìn)行的能量流來(lái)確定，并通過(guò)中央控制器控制，控制器接收到的電機(jī)參數(shù)，所述馬達(dá)軸的旋轉(zhuǎn)速度和從電機(jī)軸1，液壓壓力傳感器11 的負(fù)載的其他機(jī)械參數(shù)，右左切換輸出閥的工作位置，所述第二元件尺寸發(fā)生位移。控制器以調(diào)節(jié)閥9 一定大小的開(kāi)口的當(dāng)前位置和尺寸，使得氣缸6 的相應(yīng)位移變化，以促進(jìn)所述第二構(gòu)件5 的位移發(fā)生改變。

3 游梁式抽油機(jī)混合動(dòng)力節(jié)能參數(shù)優(yōu)化

3.1 優(yōu)化抽油機(jī)井裝機(jī)功率

抽油機(jī)的電機(jī)功率，利用率較低，影響抽油機(jī)電機(jī)功率的主要因素，是使用電機(jī)工作時(shí)間較長(zhǎng)。石油開(kāi)采工作是一項(xiàng)長(zhǎng)期工作，抽油機(jī)在井下工作時(shí)間較長(zhǎng)，一般超過(guò)了22個(gè)小時(shí)，因此，導(dǎo)致電機(jī)功率的過(guò)負(fù)荷能力加大，從而導(dǎo)致電機(jī)的使用壽命降低，一般來(lái)說(shuō)，抽的正常使用范圍在30%～60%，但是，由于抽油機(jī)井下工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致電機(jī)使用率超過(guò)了60%，電機(jī)就會(huì)產(chǎn)生過(guò)載現(xiàn)象，為了優(yōu)化抽油機(jī)井裝機(jī)功率，可以合理地控制抽油機(jī)的工作時(shí)間，將抽油機(jī)的功率使用率控制在40%左右，這樣就可以保證抽油機(jī)的正常運(yùn)行，并保證電機(jī)的使用壽命，增加車(chē)油機(jī)的工作效率。

3.2 優(yōu)化游梁式抽油機(jī)平衡方式，提升抽油機(jī)平衡度

（1）使用游梁式抽油機(jī)，相位不平衡的泵送單元，即從曲軸的中心線和對(duì)稱(chēng)曲柄配重中心線偏離的角度，能夠泵送對(duì)應(yīng)于曲柄位置處的死點(diǎn)滯后的相位角，并發(fā)生右側(cè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，所述曲軸的溫和狀態(tài)輸出扭矩曲線，從而降低了電動(dòng)機(jī)的輸入功率，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

（2）在周期性變化的沖擊負(fù)荷的情況下，抽油機(jī)啟動(dòng)力矩變大，在負(fù)載波動(dòng)打孔速度快，對(duì)實(shí)施改造提供強(qiáng)大的動(dòng)力要注意電機(jī)抽水設(shè)備，使用抽油機(jī)適應(yīng)的馬達(dá)，如稀土永磁電機(jī)，高滑差電動(dòng)機(jī)可以提供啟動(dòng)所需的扭矩，可以減少裝機(jī)功率。

（3）雙馬頭泵送單元，優(yōu)化連桿機(jī)構(gòu)，用一個(gè)柔性連接件，使得轉(zhuǎn)矩變化泵送泵送單元的操作，以收斂負(fù)荷曲線，轉(zhuǎn)矩降低過(guò)大，無(wú)法產(chǎn)生高的能量消耗，合理使用從平衡的變量，以達(dá)到節(jié)約能源的。

3.3 提升井下抽油泵效率

（1）利用平均功率的方法，將抽油機(jī)井下抽油泵系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，從而增加系統(tǒng)的運(yùn)行功率，平衡各機(jī)器之間的負(fù)載力，一般抽油機(jī)的負(fù)載率控制在60%～80%，并合理注意管理設(shè)備，加強(qiáng)對(duì)抽油機(jī)泵的使用過(guò)程磨損量的監(jiān)測(cè)，配合抽油機(jī)工作效率和工作特點(diǎn)，定時(shí)將皮帶進(jìn)行松緊調(diào)節(jié)，從而保證抽油機(jī)的工作提示。

（2）游梁式抽油機(jī)的沉沒(méi)合理化工作，合理管理和利用天然氣能源、創(chuàng)新和持續(xù)改進(jìn)，優(yōu)化泵的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，能夠有效提高能源效率和耐腐蝕泵，適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境。

（3）根據(jù)游梁式抽油機(jī)的工作情況，采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，可以選擇合理控制批量生產(chǎn)。

（4）控制桿管彈性損耗，合理協(xié)調(diào)供應(yīng)與生產(chǎn)，優(yōu)化功率分配，調(diào)整參數(shù)。

（5）注意機(jī)器生產(chǎn)系統(tǒng)的日常維護(hù)和管理，機(jī)器應(yīng)定期清洗，具體方法可采用化學(xué)加熱清洗，減少油耗和抽油機(jī)負(fù)荷工作，也可采用井口背壓設(shè)定壓力控制，降低機(jī)械生產(chǎn)系統(tǒng)效率，注意討論分析原因，有針對(duì)性地采取措施。

（6）保證抽油機(jī)各組件之間的平衡運(yùn)行，從而提高抽油機(jī)的機(jī)械效率。在抽油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，抽油機(jī)各組件之間的平衡性如果失去平衡，會(huì)增加抽油煙機(jī)，導(dǎo)致電機(jī)需要大量的功率維持電機(jī)的正常運(yùn)行，合理平衡抽油機(jī)各組成部分之間的平衡，可以有效地提高抽油機(jī)的工作效率，從三個(gè)方面進(jìn)行處理，首先，根據(jù)抽油機(jī)運(yùn)行功率的特點(diǎn)以及抽油機(jī)工作時(shí)間的長(zhǎng)短，合理地選擇電機(jī)的型號(hào)，選擇合適電機(jī)長(zhǎng)期工作的型號(hào)，利用資源合理配置的方式，來(lái)提高抽油機(jī)各組件之間的運(yùn)行功率以及資源使用率，從而達(dá)到降低耗能的目的；其次，對(duì)抽油機(jī)操作人員進(jìn)行技能培訓(xùn)，鍛煉其在面對(duì)抽油機(jī)日常問(wèn)題時(shí)的反應(yīng)能力，加強(qiáng)其對(duì)抽油機(jī)操作的正確性和安全性，有明確的操作流程和更換設(shè)備的流程，并不斷提升自己的維修能力，保證抽油煙機(jī)能有效地降低負(fù)荷量，增加功率利用率，降低耗能；最后，合理監(jiān)測(cè)抽油機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)變化量，以期達(dá)到抽油機(jī)功率運(yùn)行的最佳狀態(tài)，從而達(dá)到改善村委會(huì)建設(shè)效率的目的，降低耗能。

3.4 優(yōu)化抽油機(jī)井生產(chǎn)參數(shù)

抽油機(jī)在油井開(kāi)采生產(chǎn)過(guò)程中，貫穿于整個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率的控制都非常重要，需要不斷地加強(qiáng)控制和合理規(guī)劃，從而達(dá)到降低耗能的目的。根據(jù)油田的特點(diǎn)，選擇合適的抽油桿以及抽油機(jī)的型號(hào)，可以有效提升石油開(kāi)采的生產(chǎn)效率，通過(guò)不斷優(yōu)化各方面的生產(chǎn)性能，合理設(shè)計(jì)沉沒(méi)度、井泵深度、抽油機(jī)各組件之間的平衡量，保證石油開(kāi)采工作效率提升。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，游梁式抽油機(jī)在油田工作過(guò)程中占據(jù)了重要的地位，因此，在混合動(dòng)力節(jié)能優(yōu)化方面上，主要從抽油機(jī)井裝機(jī)的功率、平衡度、抽油泵效率、抽油機(jī)井生產(chǎn)參數(shù)等方面進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化，優(yōu)化后的游梁式抽油機(jī)具有更強(qiáng)的抽油效率。