邱偉，李濤，王喜軍

（中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司遼河熱采機械制造分公司，遼寧 盤錦 124010）

近年來，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對能源需求量越來越高，尤其對石油資源進行了大力開發(fā)，這樣就進一步提升了相關(guān)機械設(shè)備的使用頻率?，F(xiàn)階段，對石油資源進行開采的過程中，抽油機這個機械設(shè)備必不可少，但是，在對抽油機進行應(yīng)用過程中消耗大量的能源，這種設(shè)備在運行功率上也比較大，所以會消耗較多的資金。要想節(jié)約資源，減少資金投入，做好節(jié)能降耗工作，需要對抽油機給予高度關(guān)注，應(yīng)用有效的節(jié)能降耗技術(shù)，減少抽油機能耗，以此推進油田開發(fā)工作的全面開展，提升石油資源的開發(fā)質(zhì)量。

1 相關(guān)理論概述

在采油成本中，抽油機設(shè)備能耗占據(jù)著較高的比重，對采油工作進行開展的過程中，主要能耗表現(xiàn)在向井下注水的過程中，為了能夠提高油層的高度，往往需要消耗大量的能源?，F(xiàn)階段，抽油機配備的電動機總?cè)萘考s為3500mw，每年耗電量巨大，需要以百億千瓦時進行計算。對于我國抽油機來說，其運行效率僅能夠達到25.96%?？梢缘弥橛蜋C節(jié)能改造勢在必行。在油田能耗中，輸油泵以及潛油泵等也占據(jù)著較大的能耗比例。針對油田系統(tǒng)進行改進工程中，尤其要對抽油設(shè)備系統(tǒng)進行改造，通過取得滿意的節(jié)能效果，才能夠促進油田的健康發(fā)展。目前，我國對于抽油機以及相關(guān)輔助設(shè)備作出了相應(yīng)的改造和創(chuàng)新，也對不同類型的節(jié)能抽油機進行了研究，并且，對節(jié)能控制箱以及電動機進行了研究，這對抽油機節(jié)能降耗奠定了基礎(chǔ)。

2 抽油機功率的影響因素

2.1 抽油機設(shè)備的影響

通過分析能量守恒定律可知，能量不會無緣無故減少，也不會憑空產(chǎn)生，所以說，抽油機的運轉(zhuǎn)功率與給定能量、損失能量存在著密切的聯(lián)系。如果想對抽油機的功率進行提升，需要對能量損失進行有效減少。經(jīng)過分析抽油機運轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)可知，抽油機的能量損失一般和盤根盒、電機熱量損失以及減速箱息息相關(guān)，這些位置的摩擦又或者是形變都會造成能量損失，即使這部分損失值不大，但是，通過疊加也會占據(jù)很大比例，所以需要針對各個組成部分進行深入的研究，盡可能減少能量損失，提升系統(tǒng)的整體運行效率。

2.2 抽汲參數(shù)的影響

通過大量實踐經(jīng)驗可以發(fā)現(xiàn)，對于抽油機系統(tǒng)來說，在運行效率方面與抽吸參數(shù)有著密切的聯(lián)系。當(dāng)外界環(huán)境相同的情況下，經(jīng)過減少抽油機沖次內(nèi)容，在很大程度上能夠?qū)Τ橛蜋C系統(tǒng)效率進行提升。在具體采油的過程中，應(yīng)該優(yōu)先考慮長沖程、低沖次以及大口徑的抽油機，這樣能夠在實際工作中減少能耗，系統(tǒng)的運行效率也能夠得到提升。

2.3 抽油機管理情況的影響

對于油田進行開發(fā)的過程中，針對機械設(shè)備需要做好管理工作，這樣能夠在整體上提升機械設(shè)備運行效率。在石油資源進行開采的過程中，如果地面部分未能夠得到科學(xué)管理，在很大程度上會導(dǎo)致抽油機系統(tǒng)損失增加，不利于抽油機運行效率的提升，從而導(dǎo)致能源消耗過大。對地面情況進行管理時，應(yīng)該對各方面的實際情況進行有效控制，比如，舉升高度要合理，保證抽油機穩(wěn)定運行，減少能源損失。

在現(xiàn)階段來看，對于抽油機能耗問題，很大一部分原因與管理不當(dāng)相關(guān)，這部分因素是可以完全避免的，通過優(yōu)化管理方式能夠降低能耗，提升抽油機工作效率。

3 抽油機節(jié)能降耗分析

3.1 改造常規(guī)抽油機

在現(xiàn)階段來看，在油田中，游梁式抽油機比較常用，這種類型的抽油機性能比較穩(wěn)定。由于大部分游梁式抽油機未能夠達到使用壽命期限，如果更換為節(jié)能型抽油機，將會造成大量的資源浪費。對于游梁式抽油機來說，通過平衡效果能夠取得一定的節(jié)能降耗效果，在具體改造時，一般會對其進行異相游梁平衡，這樣可以對原油機的諸多優(yōu)點進行保留，在改造之后，抽油機減速器的工作扭矩也會隨著泵徑的減小而減小，可以滿足小泵深抽的要求。在改造之后，不僅抽油機能夠取得滿意的節(jié)能降耗效果，同時，對相關(guān)零部件的使用年限也能夠進行延長。

對于下偏杠鈴式抽油機來說，主要工作原理為復(fù)合平衡原理，經(jīng)過調(diào)徑變矩能夠取得滿意的游梁平衡效果，在具體改造過程中，一般以常規(guī)抽油機為前提。在游梁式抽油機游梁尾部，可以設(shè)置一個杠鈴，而杠鈴則要具有一定的重量，達到一定的下偏角度，將杠鈴中心出于游梁支撐中心以下。對于杠鈴來說，主要組成由多個圓形鑄件，與軸、游梁連接在一起。在改造時，可以利用連桿、支架、橫梁以及變速箱等設(shè)備的空間，優(yōu)先考慮使用原有部件以及結(jié)構(gòu)，這樣可以對改造工作量進行減少，還能夠節(jié)約成本。

對于雙驢頭式抽油機來說，通過改變抽油機扭矩因素，能夠增強平衡效果，在具體改造的過程中，針對游梁后臂的長度要進行控制，如果負載比較大，那么平衡力距也就比較大，如果平衡力矩較小，此時，負載也比較小。對于雙驢頭抽油機來說，通過在原有的基礎(chǔ)上設(shè)置后驢頭，可以作為四桿機構(gòu)進行技術(shù)改造，柔性連接結(jié)構(gòu)連接于油梁以及橫梁，變化連桿長度，變化曲柄轉(zhuǎn)角，這樣的四桿結(jié)構(gòu)可以滿足新型動力抽油機的要求。當(dāng)這種類型的抽油機在實際工作中，載荷扭矩曲線比較接近正弦變化，而曲柄平衡扭矩曲線與余弦變化規(guī)律比較貼近，這兩者的變化規(guī)律是相反的，能夠相互抵消，以此能夠減少曲柄凈扭矩的波動，最終能夠起到節(jié)能降耗的效果。

3.2 基于Y系列改造電動機節(jié)能

對于抽油機中的電動機而言，在運行的過程中，輕載維持的時間較多，這樣就會造成電能浪費。對電動機進行改造時。

（1）針對常規(guī)Y系列電動機，可以對其高扭矩進行適當(dāng)改造。在實際改造時，線圈匝數(shù)應(yīng)該合理地減少，對導(dǎo)線截面積進行適當(dāng)擴大，這樣可以對電動機扭矩進行增大，旋轉(zhuǎn)磁場的強度也能被提升。在這樣的改造方法下，費用相對較低，不過也存在一定的局限性，由于匝數(shù)減少，將會造成激磁電流增大，對節(jié)能效果會產(chǎn)生不利影響。

（2）針對常規(guī)電動機實施永磁性改造。對于電動機轉(zhuǎn)子需要更換，使用永磁鐵轉(zhuǎn)子進行代替，轉(zhuǎn)子自身次磁場的強度較大，電動機功率的因數(shù)能夠被提升，定子電流以及定子電阻可以被有效減少功率損耗。對于永磁電動機而言，其改造資金比較多，不過，所取得的節(jié)能效果比較理想，在啟動力矩以及過載能力時，有著較明顯的優(yōu)勢。

（3）針對常規(guī)電動機來說，可以對雙繞組進行改造，合理地調(diào)整原定子線圈，使其存在形式為單槽內(nèi)雙線圈，具有兩套繞組，一組為啟動繞組，另一組為工作繞組，這樣能夠具有啟動功率以及運行功率的特性，進而滿足抽油機啟停需求。在整個控制系統(tǒng)中，還要對Y-△轉(zhuǎn)換進行使用，結(jié)合負載的具體需求，對電動機運行功率進行切實轉(zhuǎn)換，經(jīng)過兩套繞組調(diào)整為△形式，這樣可以在處于50%負載率的情況下，滿足抽油機在電動機轉(zhuǎn)矩方面的需求，在負載率低于30%情況下，繞組可以調(diào)整為Y形，在抽油機負載的變化下，電動機的功率也會隨之改變，可以實現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。

3.3 改造配電箱節(jié)能

對抽油機配電箱進行改造時，一般可以從兩方面著手：（1）在改造配電箱改時，需要圍繞抽油機負載變化，對電動機的輸入電壓進行調(diào)節(jié)；（2）對無功補償控制箱進行改造，以此提高電動機的功率因數(shù)，提升供電質(zhì)量。對于控制箱來說，主要是利用單片機，根據(jù)抽油機負載的變化對電壓進行實時切換，讓電動機端的電壓能夠與負載變化相適應(yīng)，使得抽油機的運行更加穩(wěn)定。除此之外，對于可控硅控制、微處理器采樣要進行無觸點切換，即使處于Y或者△連接狀態(tài)下，抽油機也能正常工作，這樣控制箱的工作壽命可以被延長。就調(diào)壓控制箱而言，其節(jié)電原理主要是在電動機輕載的狀態(tài)下，對電動機端的電壓進行降低，使得磁通量被減少，這樣可以提升電動機的運行效率，而不需要改變電動機轉(zhuǎn)速，減小了輸出扭矩，電動機的負載率得到了減小。對于無功補償控制箱而言，在電動機輸入端，經(jīng)過對一系列電容器進行并聯(lián)，借助微處理器，可以對無功補償?shù)臓顟B(tài)進行調(diào)節(jié)，進一步優(yōu)化電動機功率的因數(shù)。

4 抽油機節(jié)能降耗技術(shù)措施

4.1 配置合理的電動機裝置

對于抽油機來說，在正式投入使用之前，相關(guān)人員應(yīng)該對抽油機的運行效率進行充分的把握，使其在采油過程中能夠發(fā)揮應(yīng)有的效果，根據(jù)抽油機的具體配置情況，需要對電動裝置進行合理的安裝，還要對抽油機中的電動機設(shè)備進行改造，盡可能降低抽油機運行方面的問題發(fā)生概率，在此基礎(chǔ)上，企業(yè)也應(yīng)該根據(jù)實際工作需求，對抽油機裝置進行合理的選取，在電動機運行過程中，確保能源咨詢的消耗量得到有效減少，針對抽油機中的電動機性價比也應(yīng)該進行提升，這樣能夠保證企業(yè)經(jīng)濟效益。除此之外，對于電動機裝置進行合理應(yīng)用，也能夠有效地控制抽油機運行模式；對抽油機運行電容進行合理的補償，在根本上能夠降低抽油機運行過程中的能源損耗。

4.2 減少皮帶傳動損失

在抽油機組成中，皮帶是重要的組成部分之一，在傳送皮帶運行的過程中，將會影響抽油機運行效率，如果傳送皮帶長時間處于運行狀態(tài)，在很大程度上容易出現(xiàn)故障，進而影響抽油機的運行效果。要想對此進行改善，需要對傳統(tǒng)的傳送帶進行更換，一般可以采用窄型v帶，確保傳送皮帶的大小輪保持四點一線的狀態(tài)，在這樣的方式下，皮帶的松緊度能夠得到有效的保證，還可以減少皮帶傳送的能量損失，進一步提升了抽油機節(jié)能效果。對于盤根盒來說，也需要進行重點關(guān)注。在使用不同的潤滑油時，能源損耗方面存在很大差異。一般來說，可以使用石墨烯類的材料，這樣能夠起到節(jié)能效果。

4.3 保證機采設(shè)備系統(tǒng)配置水平

在抽油機運行的過程中，系統(tǒng)設(shè)備運行模式具有很大的影響。為了能夠改善抽油機節(jié)能效果，需要針對抽油機配備相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)備，根據(jù)機采系統(tǒng)設(shè)備的實際運行情況分析電壓變化，在此基礎(chǔ)上對機采設(shè)備系統(tǒng)進行優(yōu)化。經(jīng)過加大機采系統(tǒng)設(shè)備的控制力度，可以取得一定的節(jié)能降耗效果。通過合理地提升油氣采集速率，也能夠節(jié)約能耗。

在采集油氣的過程中，如果出現(xiàn)地層供油不足的情況，此時，可以利用機采設(shè)備系統(tǒng)，以此保證油氣采集工作的順利開展，確保抽油機運行的連續(xù)性，避免重啟抽油機造成能源損失。

4.4 強化抽油機操作人員的節(jié)能意識

為了能夠?qū)Τ橛蜋C整體的節(jié)能效率進行提升，對抽油機操作人員需要強化他們的節(jié)能意識，在實際工作中，能夠?qū)υO(shè)備運行情況進行全方位的掌握，確保相關(guān)人員根據(jù)具體的流程規(guī)定科學(xué)操作抽油機，使抽油機能夠在石油開采中實現(xiàn)應(yīng)有的價值。不僅如此，對抽油機操作人員也要進行培訓(xùn)，使其節(jié)能意識得到進一步強化，提升他們的專業(yè)技術(shù)水平，在節(jié)能降耗方面發(fā)揮積極的作用。在抽油機運行過程中，如果出現(xiàn)問題，相關(guān)人員能夠應(yīng)用自身掌握的理論知識解決實際問題，保證抽油機整體運行效率得到提升。

對于采集作業(yè)來說，需要有不同專業(yè)的人員共同負責(zé)，采集作業(yè)還不能夠?qū)崿F(xiàn)完全自動化，這就要求相關(guān)工作人員對操作流程進行全面掌握。在節(jié)能降耗方面，需要將相關(guān)培訓(xùn)工作落到實處，使作業(yè)人員能夠掌握相關(guān)知識，規(guī)范自己的行為，對不同作業(yè)數(shù)據(jù)進行實時采集，科學(xué)調(diào)整作業(yè)狀態(tài)，尤其要對無關(guān)設(shè)備進行及時關(guān)停，這樣能夠減少能源損耗。

5 結(jié)語

綜上所述，對于抽油機來說，為了能夠取得滿意的節(jié)能降耗效果，需要充分地認識到抽油機節(jié)能降耗的相關(guān)影響因素，立足于抽油機實際應(yīng)用現(xiàn)狀進行針對性的改造，積極應(yīng)用節(jié)能降耗技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，也需要做好抽油機設(shè)備管理工作，確保每個環(huán)節(jié)都能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。除此之外，企業(yè)也需要對實際生產(chǎn)情況進行充分的掌握，結(jié)合采油工作的實際情況，制定可行的節(jié)能方案，以此保證抽油機取得滿意的節(jié)能效益。