[摘 要]目前各種類型的節(jié)能抽油機(jī)逐年增加，但常規(guī)抽油機(jī)仍是油田開采最主要的舉升方式，約占抽油機(jī)總數(shù)的80%以上。闡述了大慶油田常規(guī)抽油機(jī)使用現(xiàn)狀及優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)常規(guī)抽油機(jī)的負(fù)載特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析。抽油機(jī)的負(fù)荷特點(diǎn)決定了選用普通異步電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)不可避免地就會(huì)形成“大馬拉小車”的現(xiàn)象，論述了常規(guī)抽油機(jī)出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象的主要起因。分析了常規(guī)抽油機(jī)的節(jié)能潛力，從敏感性因素、平衡方式、降低懸點(diǎn)載荷、提高泵效等幾方面提出了提高常規(guī)抽油機(jī)系統(tǒng)效率的對(duì)策。

[關(guān)鍵詞]常規(guī)抽油機(jī)；抽油機(jī)特性；節(jié)能

中圖分類號(hào)：TE933.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）19-0096-01

目前，抽油機(jī)井用電量約占油田總用電量的40%左右，是油田耗能大戶。雖然節(jié)能抽油機(jī)用量每年都在增加，但油田大量在用抽油機(jī)的主流仍然是常規(guī)游粱式抽油機(jī)和偏置（也稱異相）游粱式抽油機(jī)，截止到2015年11月，大慶油田共有抽油機(jī)31827臺(tái)，常規(guī)抽油機(jī)26675臺(tái)（其中包括常規(guī)游粱式抽油機(jī)6664臺(tái)，偏置游粱式抽油機(jī)19299臺(tái)，前置機(jī)99臺(tái)，其他常規(guī)機(jī)514臺(tái)），常規(guī)機(jī)占抽油機(jī)總數(shù)的83.8%。分析常規(guī)抽油機(jī)的特點(diǎn)、使用現(xiàn)狀及負(fù)載特性，探索其節(jié)能潛力具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 目前大慶油田常規(guī)抽油機(jī)井現(xiàn)狀

常規(guī)抽油機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、維修方便、使用可靠、可以長(zhǎng)期在油田全天候運(yùn)

轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。但是抽油機(jī)也有其自身的缺點(diǎn)，如慣性載荷大、動(dòng)載大、平衡困難、上下沖程扭矩波動(dòng)大、效率較低、在長(zhǎng)沖程時(shí)體積較大和笨重以及設(shè)備投產(chǎn)后更新難度大等。目前大慶油田在用的3萬多口抽油機(jī)井，平均泵效約為43%，系統(tǒng)效率平均在23%左右.

2 常規(guī)抽油機(jī)的負(fù)載特點(diǎn)

抽油機(jī)靠抽油桿的上下運(yùn)動(dòng)將原油抽汲到地面的管網(wǎng)中，抽油機(jī)的上沖程提起油柱時(shí)需要的功率大，而下沖程時(shí)勿需動(dòng)力可自行下落。為了使負(fù)荷均勻，一般配有某種平衡機(jī)構(gòu)，如平衡塊，電機(jī)軸上形成的總負(fù)荷轉(zhuǎn)矩為油井負(fù)荷扭矩和平衡扭矩之和。不同的油井其負(fù)荷曲線不同，主要與井況和平衡有關(guān)。抽油機(jī)的負(fù)荷曲線有以下特點(diǎn)：

（1） 抽油機(jī)的負(fù)荷呈周期性波動(dòng)，波動(dòng)頻率常用沖次表示，常規(guī)抽油機(jī)沖次一般說來為6～12次/min，即波動(dòng)周期5～10 s。

（2）平衡扭矩是一正弦曲線，而油井負(fù)荷扭矩不規(guī)則，形成的總負(fù)荷扭矩曲線常出一、二次負(fù)功率。

（3）負(fù)載扭矩平均值約為最大值的1/3。

抽油機(jī)的負(fù)荷特點(diǎn)決定了選用普通異步電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)不可避免地就會(huì)形成“大馬拉小車”的現(xiàn)象。

首先，抽油機(jī)起動(dòng)時(shí)都是帶載起動(dòng)，慣性矩較大，起動(dòng)時(shí)又總在上下死點(diǎn)處起動(dòng)，油田在選配電動(dòng)機(jī)時(shí)為了起動(dòng)順利，一般按最大扭矩選配電機(jī)，而抽油機(jī)起動(dòng)后正常工作時(shí)平均轉(zhuǎn)矩與最大扭矩相比又較低，所以電機(jī)輸入功率最多僅有額定功率的三分之一，這是造成“大馬拉小車”的主要原因。

其次，油田在選配電機(jī)時(shí)考慮油井工況異常，如砂卡結(jié)蠟時(shí)，不致因起動(dòng)困難燒毀電動(dòng)機(jī)，當(dāng)油井負(fù)荷因修井等原因負(fù)荷變大時(shí)不頻繁更換電動(dòng)機(jī)，而人為的又增大了余量，加劇了“大馬拉小車”這一現(xiàn)象。

常規(guī)抽油機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)造成電機(jī)效率低，功率因數(shù)低。抽油機(jī)的負(fù)荷呈周期性波動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)，增加了電機(jī)的損耗。周期性的負(fù)功率大小與抽油機(jī)的平衡情況有關(guān)，但難以根除這一現(xiàn)象，負(fù)功率在抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)和電網(wǎng)之間流動(dòng)，有功電能的吞吐增加了電機(jī)和電網(wǎng)的損耗，導(dǎo)致功率因數(shù)降低。

3 常規(guī)抽油機(jī)的節(jié)能潛力分析及對(duì)策

3.1 敏感性因素分析

影響抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的因素包括地面部分和井下部分多方面的因素，地面部分因素包括抽油機(jī)類型、電動(dòng)機(jī)類型和特性、沖程、沖次、平衡度、皮帶、減速箱、井口油壓、套壓、盤根盒，井下部分因素包括管、桿柱組合、泵深、沉沒度、運(yùn)行摩阻、泵徑、充滿系數(shù)、桿管偏磨、原油粘度、氣體、結(jié)蠟狀況、地層供液能力。找出影響系統(tǒng)效率的關(guān)鍵性因素，地面、井下各環(huán)節(jié)綜合考慮才能使抽油機(jī)系統(tǒng)達(dá)到更好的運(yùn)行效果。

3.2 平衡方式

隨著開采時(shí)間和井況的變化，抽油機(jī)井的平衡狀態(tài)也隨之變化，抽油機(jī)井系統(tǒng)的平衡度對(duì)抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率影響較大，保持合理的平衡是抽油機(jī)井節(jié)能降耗的有效手段，研究新的平衡方式，實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)平衡，使抽油機(jī)井運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的平衡狀態(tài)隨負(fù)載的變化而調(diào)整，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

3.3 降低抽油機(jī)井懸點(diǎn)載荷

（1） 降低動(dòng)載

游梁抽油機(jī)的合理驅(qū)動(dòng)在考慮其負(fù)載特點(diǎn)的同時(shí)，還要有利于機(jī)、桿、泵系統(tǒng)的配合，因此為適應(yīng)常規(guī)抽油機(jī)的交變載荷，應(yīng)該采用軟特性驅(qū)動(dòng)，盡可能采取低沖次運(yùn)行，因軟特性可以減緩換向加速度，降低慣性載荷和振動(dòng)載荷，從而可以大大降低減速器的峰值扭矩。

（2） 降低靜載

采用輕質(zhì)抽油桿可以大幅度降低抽油機(jī)井懸點(diǎn)載荷，因此有必要開展輕質(zhì)柔性抽油桿的適應(yīng)性研究。

3.4 提高泵效

（1） 研究提高抽油泵充滿系數(shù)措施，如：安裝氣錨。對(duì)于油氣比較高的井，使用氣錨可提高泵的容積效率來達(dá)到提高系統(tǒng)效率的目的；

（2） 加強(qiáng)降低沖程損失技術(shù)研究，研制安全可靠的油管錨定工具，降低沖程損失，提高泵效；

（3） 以系統(tǒng)效率最大為目標(biāo)，抽油機(jī)井優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件為手段，利用現(xiàn)有的模擬試驗(yàn)設(shè)備，開展不同工況參數(shù)條件下常規(guī)抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)試驗(yàn)研究工作。

4 認(rèn)識(shí)

（1） 抽油機(jī)的負(fù)荷特點(diǎn)決定了選用普通異步電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，這種驅(qū)動(dòng)方式不可避免地形成“大馬拉小車”的現(xiàn)象。同時(shí)油田在選配電機(jī)時(shí)考慮油井工況異常，人為的增大了余量，加劇了“大馬拉小車”這一現(xiàn)象。

（2） 通過對(duì)抽油機(jī)井敏感性因素分析、研究合理的平衡方式、降低抽油機(jī)井懸點(diǎn)載荷、提高泵效率等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)系統(tǒng)節(jié)能降耗，運(yùn)轉(zhuǎn)工況合理。

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作者簡(jiǎn)介：姓名；姜修田 男 1969 05 11 大慶市采油五廠一礦測(cè)試隊(duì) 油田測(cè)試工作