抽油機(jī)節(jié)能降耗改造實(shí)踐探析

　　節(jié)能 1、概述

　　抽油機(jī)設(shè)備能耗在采油成本中所占比重巨大。采油過程中所產(chǎn)生的能耗主要集中在兩個(gè)方面，一方面向井下注水提高油層高度過程中，需要消耗大量的電能為注水泵提供能量；另一方面則是抽油機(jī)系統(tǒng)尤其是有桿抽油機(jī)系統(tǒng)的能耗。目前，有桿抽油機(jī)是國內(nèi)甚至是世界采油工程中最重要的采油方式之一，其人工舉升方式也在采油工程中占據(jù)著主導(dǎo)地位。

　　國內(nèi)目前的抽油機(jī)保有量大概在十萬臺以上，配備的電動機(jī)裝機(jī)總?cè)萘考s3500ＭＷ，因此抽油機(jī)每年的耗電量是以百億千瓦時(shí)為單位進(jìn)行計(jì)算的，再加上國內(nèi)抽油機(jī)的運(yùn)行效率大約為25.96％，比國內(nèi)平均水平低大約5%，因此，對抽油機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造潛力巨大，每年可以節(jié)約多達(dá)幾十億千瓦時(shí)的能源。除此之外，在油田輸油泵、潛油泵等方面的用電能耗也占據(jù)了很大一部分比例，因此，對油田系統(tǒng)尤其是抽油機(jī)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造是目前以及未來油田行業(yè)發(fā)展的重中之重。國內(nèi)對抽油機(jī)及其輔助設(shè)備進(jìn)行了改造與創(chuàng)新，研發(fā)了各種類型的節(jié)能抽油機(jī)、電動機(jī)以及節(jié)能控制箱。抽油機(jī)包括偏置式抽油機(jī)、雙驢頭抽油機(jī)、調(diào)徑變矩抽油機(jī)、下偏杠鈴式抽油機(jī)、彎游梁式抽油機(jī)等；電動機(jī)在Y系列的基礎(chǔ)之上，研發(fā)了高、中轉(zhuǎn)差率電動機(jī)、雙速雙功率電動機(jī)、三速三功率電動機(jī)以及油田開采中專用交流伺服電動機(jī)等。

　　2、抽油機(jī)節(jié)能降耗

　　依據(jù)抽油機(jī)工作原理與工作設(shè)備，主要從以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)節(jié)能降耗：對現(xiàn)有常規(guī)抽油機(jī)進(jìn)行改造、新型節(jié)能抽油機(jī)的運(yùn)用、電動機(jī)系列的節(jié)能改造以及配電箱的節(jié)能改造。

　　2.1常規(guī)抽油機(jī)改造

　　目前，游梁式抽油機(jī)是油田使用最多的抽油機(jī)，也是性能最穩(wěn)定的抽油機(jī)。因大部分油田的游梁式抽油機(jī)遠(yuǎn)未達(dá)到服役期限，若對其進(jìn)行強(qiáng)制更換節(jié)能型抽油機(jī)，勢必帶來不必要的資源浪費(fèi)，最容易的方式便是對其進(jìn)行節(jié)能改造。

　　不同的抽油機(jī)應(yīng)當(dāng)按照各自的優(yōu)點(diǎn)與適應(yīng)范圍來進(jìn)行節(jié)能改造，從而實(shí)現(xiàn)在各自合理應(yīng)用范圍內(nèi)的節(jié)能降耗目的。就游梁式抽油機(jī)而言，主要采用曲柄平衡，平衡效果是影響節(jié)能降耗的主要因素。最常見的改造是對其進(jìn)行異相游梁平衡。異相游梁平衡能夠保留原抽油機(jī)的大部分優(yōu)點(diǎn)，而且，改造后的抽油機(jī)減速器工作扭矩隨泵徑減小的降幅更加明顯，有利小泵深抽工況的使用，改造后的抽油機(jī)能耗降低了16%，連桿受力降低三分之一，整個(gè)抽油機(jī)工況得到了巨大改善，有效延長了抽油機(jī)設(shè)備關(guān)鍵部件的使用壽命。

　　下偏杠鈴式抽油機(jī)和雙驢頭抽油機(jī)在抽油機(jī)節(jié)能改造過程中，機(jī)型變動最小、節(jié)能方案容易實(shí)現(xiàn)并具有較好的節(jié)能效果。

　　下偏杠鈴式抽油機(jī)主要依據(jù)復(fù)合平衡的原理，當(dāng)抽油機(jī)驢頭懸點(diǎn)載荷達(dá)到最大時(shí)，游梁平衡配重的力臂達(dá)到最長，反之，當(dāng)抽油機(jī)驢頭懸點(diǎn)載荷達(dá)到最小值時(shí)，游梁平衡配重的力臂達(dá)到最短，通過調(diào)徑變矩實(shí)現(xiàn)游梁平衡。改造過程中，以常規(guī)的抽油機(jī)為基礎(chǔ)，在游梁式抽油機(jī)游梁尾部增加一個(gè)杠鈴，杠鈴要求具有一定的重量與下偏角度，杠鈴中心低于游梁支撐中心。為方便杠鈴重量調(diào)節(jié)，杠鈴由多個(gè)圓形鑄件組成，并通過軸與游梁進(jìn)行連接。改造過程充分利用連桿、橫梁、支架以及變速箱等之間的設(shè)備空間，盡量采用原有部件、結(jié)構(gòu)，既能夠減少改造工作量，又能夠降低改造成本。

　　雙驢頭式抽油機(jī)在增強(qiáng)平衡效果方面主要是采用改變抽油機(jī)扭矩因數(shù)的變化規(guī)律來實(shí)現(xiàn)的。工作過程中，通過對游梁后臂有效長度的規(guī)律進(jìn)行控制，即大負(fù)載時(shí)平衡力矩大，小負(fù)載時(shí)平衡力矩小，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。雙驢頭抽油機(jī)在原有的基礎(chǔ)上增加了后驢頭，主要改造集中在四桿機(jī)構(gòu)的技術(shù)改造上，該四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)用特殊曲線型游梁后臂，并通過柔性連接結(jié)構(gòu)對游梁與橫梁進(jìn)行連接，通過曲柄轉(zhuǎn)角變化帶動搖桿長度（游梁后臂）、連桿長度變化。這種四桿機(jī)構(gòu)能夠適應(yīng)采油實(shí)際工況的新型動力傳動抽油機(jī)。雙驢頭式抽油機(jī)在工作過程中，載荷扭矩曲線接近于正弦變化，曲柄平衡扭矩曲線接近余弦變化規(guī)律，兩者規(guī)律變化相反，相互抵消，從而降低曲柄凈扭矩波動，降低裝機(jī)功率，最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的。