楊曉紅（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

大慶油田抽油機井約3.5 萬多口，大部分為常規(guī)型游梁式抽油機，約占抽油機裝機總量的49.6%，喇嘛甸油田共有常規(guī)游梁式抽油機1051臺，常規(guī)抽油機雖然結(jié)構(gòu)簡單，但在其運轉(zhuǎn)過程中有能耗大的缺點，且時常出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象。直接對游梁式抽油機進行更換，費用高、投資大。為適應(yīng)油田低耗高效開發(fā)、節(jié)能降耗的需要，我們開展了常規(guī)抽油機改下偏杠鈴游梁復(fù)合平衡技術(shù)研究工作，以達到抽油機節(jié)能降耗的目的。

1 國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1.1 國外抽油機的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

目前國外抽油機總的發(fā)展趨勢是：超大負(fù)荷、長沖程、低沖速；精確平衡；自動化、智能化；節(jié)能、高適應(yīng)性。游梁式抽油機經(jīng)過多年的發(fā)展，產(chǎn)品的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化程度日益提高，各種節(jié)能機型得到了普遍推廣，抽油機自動化控制系統(tǒng)也被廣泛使用，為適應(yīng)各種具體抽油條件的需要，研制應(yīng)用了液壓缸式抽油機、低沖速長沖程抽油機、緊湊型抽油機、增大沖程游梁抽油機、雙井平衡抽油機、雙驢頭抽油機、斜井及叢式井抽油機、低矮型抽油機等。 國外研制了多種節(jié)能抽油機，主要有異相曲柄平衡抽油機、前置式抽油機、美國Baldor 電氣公司生產(chǎn)的高轉(zhuǎn)差率電動機驅(qū)動的抽油機、美國Lowjack 低矮型抽油機，此外還有旋轉(zhuǎn)驢頭式長沖程抽油機等[1]。

1.2 國內(nèi)抽油機的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

近年來，國內(nèi)的抽油機技術(shù)有了很大的進展，有多種新型抽油機投入了現(xiàn)場應(yīng)用。從發(fā)展趨勢看有以下一些特點：

1）節(jié)能已經(jīng)成為對抽油機生產(chǎn)和改造的基本要求。目前，我國陸上油田大多數(shù)已經(jīng)進入中后期開發(fā)階段，隨著原油含水率的不斷上升，油層壓力和油井動液面的不斷下降，為了保持原油穩(wěn)產(chǎn)，即原油產(chǎn)量不隨含水率的降低而遞減，必須加大采液量，這樣采油成本必然增加。在采油成本中，抽油機電費占30%左右。因此，要求抽油機不僅能滿足大排量提液的工藝要求，而且要具有能耗低的特點。近幾年投入使用的皮帶式抽油機、雙驢頭抽油機、擺桿式抽油機、磨擦輪抽油機等除了各自不同的特點，都具有一定的節(jié)能效果。

2）對老式抽油設(shè)備進行節(jié)能改造，目前主要采取的措施是更換抽油機機型、改善平衡狀況或是對電動機進行更換或者配用節(jié)能箱等。

2 下偏杠鈴節(jié)能技術(shù)原理

將常規(guī)型游梁式抽油機改造成下偏杠鈴抽油機，是在常規(guī)型游梁式抽油機的游梁尾部增加一個下偏杠鈴，下偏杠鈴中心在游梁支撐中心以下，充分利用連桿、橫梁、支架和減速箱間的空間進行直接平衡，改變游梁式抽油機的平衡方式，實現(xiàn)載荷大時力臂長，載荷小時力臂小，從而改善抽油機的平衡效果，下偏杠鈴所產(chǎn)生的平衡效果能較好的平衡載荷扭矩，降低減速器的峰值扭矩，實現(xiàn)節(jié)能。

目前常規(guī)抽油機和偏置式抽油機均采用曲柄平衡，曲柄平衡的抽油機只有當(dāng)曲柄旋轉(zhuǎn)到某一角度時才是完全平衡的。下偏杠鈴抽油機采用復(fù)合平衡的方式，即在抽油機的游梁尾部安裝一個帶有角度的游梁平衡重，并使其在抽油機驢頭懸點載荷最大時，游梁平衡重的力臂最長；抽油機驢頭懸點載荷小時，游梁平衡重的力臂變短，達到調(diào)徑變矩的目的，充分利用了平衡重的勢能，減小電動機的輸入功率，達到了節(jié)能降耗的目的。從抽油機三個典型位置（上死點、下死點、水平點）來看：懸點在下死點時，因加載懸點載荷較大，其下偏杠鈴的平衡力臂也較大，下偏杠鈴產(chǎn)生的平衡扭矩也最大，與載荷扭矩方向相反，在游梁上進行第一次平衡，削去載荷峰值扭矩（二者均對游梁中座O取矩）使第一次平衡后載荷作用到曲柄輸出軸的扭矩TWN 不致于過大，并使其峰值接近90°；在上死點時，因卸載懸點載荷較小，其下偏杠鈴產(chǎn)生的力矩因平衡力臂K值的變小而減少。從而使載荷扭矩隨曲柄軸轉(zhuǎn)角變化而變化的規(guī)律盡可能與正弦規(guī)律相接近，達到加強抽油機的平衡效果，降低其曲柄軸輸出凈扭矩的峰值，減小其谷值，消除負(fù)扭矩，以降低其能耗的目的[2]。

3 現(xiàn)場試驗效果評價

選取3-3366 井進行現(xiàn)場試驗，安裝內(nèi)插式下偏杠鈴節(jié)能裝置，該裝置由連接法蘭、杠鈴平衡體以及22 kW小功率電動機三大部分組成，數(shù)據(jù)對比見表1。

表1 喇3-3336井下偏杠鈴改造前后數(shù)據(jù)對比

2009年推廣應(yīng)用30 口，綜合節(jié)電率達到10.97%，實現(xiàn)年節(jié)電120 000 kWh，電價按0.631 8元/kWh 計算，獲效益75 816 元。下偏杠鈴節(jié)能改造單價2 萬元，投入費用60 萬元，投資回收期36個月。

4 結(jié)論

抽油機下偏杠鈴節(jié)能升級改造既可用于新機制造，又可對大量現(xiàn)場在用的常規(guī)抽油機進行節(jié)能改造。該技術(shù)通過改變其傳動機構(gòu)或平衡效果達到節(jié)能的目的。改造可在現(xiàn)場進行，采用原有結(jié)構(gòu)和部件，繼承和保留原常規(guī)游梁式抽油機的全部優(yōu)點，減少工作量，降低改造成本且改造時間短，費用低，容易實施，改后結(jié)構(gòu)簡單、可靠、耐用、維護費用低，同時還可降低減速箱和電動機功率的選型等級。下偏杠鈴的平衡重要根據(jù)油井具體工況情況進行配置。改造后提高了整機在生產(chǎn)中的承載能力，能夠適應(yīng)油井在不同生產(chǎn)階段的產(chǎn)能變化規(guī)律，節(jié)能改造技術(shù)簡單易行，節(jié)能效益明顯，具有很好的推廣應(yīng)用價值。

[1]倪國軍.常規(guī)游梁式抽油機節(jié)能改造[J].新疆石油天然氣:2005.1.20-21.

[2]王秀芝.抽油機井節(jié)能潛力分析及節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工:2009.3.35-36.