霍焱

摘 要? 抽油機(jī)，是開采石油的一種機(jī)器設(shè)備，俗稱“磕頭機(jī)”。抽油機(jī)已成為國(guó)內(nèi)外油田主要的采油設(shè)備，但隨著設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，設(shè)備存在老化的情況，導(dǎo)致抽油機(jī)能耗大、電能利用率低、后期維護(hù)費(fèi)用高。根據(jù)抽油機(jī)運(yùn)行的技術(shù)原理，通過(guò)加裝智能化的傳感器，對(duì)抽油機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析，以便對(duì)潛在故障提前預(yù)判和處理，從而實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的能耗分析和節(jié)能改進(jìn)。

關(guān)鍵詞? 抽油機(jī);節(jié)能;變頻控制;間抽控制

1引言

作為全國(guó)的大型油氣田之一，大慶油田的抽油機(jī)數(shù)量非常龐大，其中抽油機(jī)占總機(jī)采井的數(shù)量約為83%，抽油機(jī)井的耗電量每年約合500億度電。受能量轉(zhuǎn)換、工況環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境等因素，抽油機(jī)的系統(tǒng)運(yùn)行效率較低，在機(jī)械傳遞過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的能量損失。通過(guò)技術(shù)手段，如可將抽油機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率提高6%到12%，即可以節(jié)約大量的用電成本，同時(shí)還可緩解供電緊張的情況，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2抽油機(jī)系統(tǒng)能量損失原因

2.1能量損失因素

抽油機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的是原理是電機(jī)的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，受相關(guān)因素影響，機(jī)械能在傳遞過(guò)程中發(fā)生損耗，能量逐漸降低，具體造成損失的考慮為以下六個(gè)方面：一是電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)造成的能量損失，主要是機(jī)械損失和熱損失;二是皮帶傳動(dòng)部件運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的能力損失，主要是摩擦損失，也就是皮帶損失;三是減速箱內(nèi)部器件運(yùn)轉(zhuǎn)，由于摩擦而造成的能量損失，簡(jiǎn)稱減速箱能量損失;四是連桿裝置部件在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生的能量損失，主要是由軸承摩擦、鋼絲繩變形造成的，統(tǒng)稱為四連桿能量損失;五是指抽油桿在運(yùn)行時(shí)，由于磨損、震動(dòng)等原因，造成的能量損失，可以理解為抽油桿能量損失;六是抽油泵工作中，由于內(nèi)部器件老化故障等原因，產(chǎn)生的能量損失，也稱為抽油泵機(jī)械能量損失。

2.2泵下動(dòng)液面因素

大慶油田開采多年，油層性質(zhì)導(dǎo)致地層滲流能力變差，低產(chǎn)井的數(shù)量逐漸增多。通常情況下，抽油機(jī)是按照單井的最大化抽取量來(lái)設(shè)計(jì)的，因此在動(dòng)液面不足，仍然采取正常的最大抽取量來(lái)運(yùn)行，勢(shì)必出現(xiàn)“大馬拉小車”的情況，形成很低的泵效，這樣會(huì)造成大量的電能浪費(fèi)。

3抽油機(jī)節(jié)能控制技術(shù)

3.1采用變頻節(jié)能控制裝置

在抽油機(jī)設(shè)備的供電端，安裝變頻控制裝置，是一種常見的節(jié)能技術(shù)手段，具有技術(shù)投入低、使用方便的特點(diǎn)，也因此得到了普遍應(yīng)用。根據(jù)電機(jī)交變工作的特點(diǎn)，節(jié)能控制器利用內(nèi)嵌的程序驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，將采集到的參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算和處理后，自動(dòng)調(diào)整抽油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，改變光桿的運(yùn)動(dòng)頻次，實(shí)現(xiàn)上、下沖程的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。變頻控制器內(nèi)置放電反饋電路，具有電容補(bǔ)償功能，可節(jié)約一部分電能消耗。同時(shí)，變頻控制器可根據(jù)動(dòng)液面情況，由固定運(yùn)行調(diào)整為自適應(yīng)的可變運(yùn)行姿態(tài)，提高泵充滿系數(shù)及排量系數(shù)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)驢頭的沖程次數(shù)和上、下沖程的速度，起到節(jié)電的效果。隨著機(jī)電一體化、電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻節(jié)能控制器的性能將進(jìn)一步擴(kuò)展提升，節(jié)能效果也會(huì)越來(lái)越好，在抽油機(jī)節(jié)能裝置改造上將會(huì)得到大力推廣。

3.2采用智能間抽控制系統(tǒng)

智能間抽控制系統(tǒng)主要包括三種設(shè)備，一是監(jiān)測(cè)驢頭運(yùn)行狀態(tài)的角位移傳感器，二是監(jiān)測(cè)光桿受力的載荷傳感器，三是用于控制抽油機(jī)間歇抽油的RTU數(shù)據(jù)采集與控制箱。井場(chǎng)抽油機(jī)智能間抽設(shè)備，安裝示意圖見圖1。

間抽RTU控制箱包括示功圖和動(dòng)液面采集機(jī)構(gòu)和間抽智能控制機(jī)構(gòu)。通過(guò)載荷位移傳感器，監(jiān)測(cè)游梁的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和驢頭的運(yùn)行狀態(tài)，判斷光桿運(yùn)行的上下死點(diǎn)。通過(guò)載荷、角位移位移傳感器和動(dòng)液面?zhèn)鞲衅鞑杉竟D和液面深度，并將采集數(shù)據(jù)傳輸至間抽RTU控制箱，與間抽RTU控制箱內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的泵深數(shù)據(jù)相比較，當(dāng)液面在正常范圍內(nèi)，抽油機(jī)正常啟動(dòng)連續(xù)采油，當(dāng)動(dòng)液面嚴(yán)重不足時(shí)，控制抽油機(jī)停止在安全位置;隨著井下情況的變化，在一定的周期內(nèi)，井下液面恢復(fù)到一定的高度時(shí)，間抽RTU控制器再次啟動(dòng)抽油機(jī)，有效避免了“空抽”情況，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

4結(jié)語(yǔ)

抽油機(jī)的運(yùn)行效率，涉及能量轉(zhuǎn)換、能量損失、工作環(huán)境、地質(zhì)情況等諸多復(fù)雜因素，只有通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的綜合分析，方能找到制約提升系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)效率的要因，制定優(yōu)化方案，本文僅淺談了通過(guò)采用變頻節(jié)能控制裝置和智能間抽控制系統(tǒng)兩種技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)提升系統(tǒng)運(yùn)行效率，相信未來(lái)隨著采油技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)的成熟融合，會(huì)有更有效、更便捷的技術(shù)，來(lái)解決對(duì)抽油機(jī)的節(jié)能消耗問(wèn)題。

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