摘要：為提高石油開(kāi)采的效率，抽油機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)非常重要?；诖耍恼聦⒊橛蜋C(jī)作為主要研究?jī)?nèi)容，重點(diǎn)闡述其創(chuàng)新設(shè)計(jì)、動(dòng)力設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及穩(wěn)定性、應(yīng)用實(shí)踐等多方面內(nèi)容，主要的目的就是能夠不斷優(yōu)化抽油機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)質(zhì)量與效果，在實(shí)踐應(yīng)用中，不斷優(yōu)化國(guó)內(nèi)石油的開(kāi)采率，確保石油開(kāi)采能夠創(chuàng)造更為可觀的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī)；創(chuàng)新設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

根據(jù)調(diào)查研究結(jié)果顯示，在國(guó)際范圍內(nèi)很多國(guó)家在開(kāi)采原油方面都選擇使用了杠抽油技術(shù)。在我國(guó)，采油作業(yè)也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，通過(guò)對(duì)杠桿技術(shù)原理的合理運(yùn)用，在油井開(kāi)采中取得了理想的成績(jī)。當(dāng)前有的杠抽油機(jī)器實(shí)際應(yīng)用的效率不高，必須要合理運(yùn)用減速裝置等，對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)動(dòng)形式加以改造，只有這樣，才能夠避免效率低所帶來(lái)的石油開(kāi)采成本增加問(wèn)題發(fā)生。近年來(lái)，世界能源儲(chǔ)量降低，加之我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)重視程度的不斷提高，將新型技術(shù)應(yīng)用于石油開(kāi)采過(guò)程中，不斷優(yōu)化石油開(kāi)采效率具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。由此可見(jiàn)，深入研究并分析抽油機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)十分有必要，以期能夠?qū)崿F(xiàn)石油開(kāi)采效率的不斷提升，節(jié)省石油開(kāi)采成本的支出。

1抽油機(jī)設(shè)計(jì)方案闡釋

對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過(guò)程中，最關(guān)鍵的就是要具備科學(xué)化的設(shè)計(jì)方案，對(duì)抽油機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行確定，同時(shí)還要重視抽油機(jī)的動(dòng)力設(shè)計(jì)。只有這樣，才能夠?qū)崿F(xiàn)抽油機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)目標(biāo)，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，能夠充分發(fā)揮新型抽油機(jī)的作用與價(jià)值，不斷優(yōu)化石油開(kāi)采的效率。1.1抽油機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容。對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要引入全新的理論，一般被稱(chēng)為ARIZ，即為發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決算法。針對(duì)ARIZ而言，其本質(zhì)上就是分析工具，在問(wèn)題諸多且情況相對(duì)復(fù)雜的技術(shù)中被廣泛應(yīng)用。ARIZ最基本的工作原理就是要準(zhǔn)確定義問(wèn)題，隨后明確主要目標(biāo)，進(jìn)一步探討并研究存在的問(wèn)題，有效轉(zhuǎn)化。此算法應(yīng)用的主要目的就是尋找問(wèn)題解決的最優(yōu)解，確保問(wèn)題能夠轉(zhuǎn)化成理想狀態(tài)。所在整個(gè)過(guò)程中發(fā)生問(wèn)題，即可將其當(dāng)做全新問(wèn)題不能夠展開(kāi)在此求解，屬于持續(xù)性的求解過(guò)程。在抽油機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)階段，將ARIZ算法引入其中，抽油機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與分析李平（大慶石油管理局有限公司裝備制造分公司抽油機(jī)制造分公司，黑龍江大慶163000）摘要：為提高石油開(kāi)采的效率，抽油機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)非常重要?；诖耍恼聦⒊橛蜋C(jī)作為主要研究?jī)?nèi)容，重點(diǎn)闡述其創(chuàng)新設(shè)計(jì)、動(dòng)力設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及穩(wěn)定性、應(yīng)用實(shí)踐等多方面內(nèi)容，主要的目的就是能夠不斷優(yōu)化抽油機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)質(zhì)量與效果，在實(shí)踐應(yīng)用中，不斷優(yōu)化國(guó)內(nèi)石油的開(kāi)采率，確保石油開(kāi)采能夠創(chuàng)造更為可觀的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。就是對(duì)其不對(duì)稱(chēng)性和合并原理進(jìn)行運(yùn)用，以保證抽油機(jī)高度不斷提升，優(yōu)化合并減速設(shè)備和轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，只有這樣，在開(kāi)采石油的過(guò)程中才能夠具備充足沖擊力。1.2抽油機(jī)的動(dòng)力設(shè)計(jì)內(nèi)容。在抽油機(jī)的動(dòng)力設(shè)計(jì)方面，通常來(lái)講，應(yīng)用抽油機(jī)的過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)包括兩種，即硬驅(qū)動(dòng)與軟驅(qū)動(dòng)。其中，硬驅(qū)動(dòng)有鏈?zhǔn)胶途硎絻煞N，其最主要的優(yōu)勢(shì)就是確保動(dòng)力輸出能夠向抽油桿直接傳送。然而，這種驅(qū)動(dòng)同樣存在不足之處，即在電流相對(duì)較大的情況下，無(wú)法發(fā)揮保護(hù)的作用，甚至還會(huì)對(duì)采油工具造成嚴(yán)重的破壞。對(duì)于軟驅(qū)動(dòng)而言，則主要涵蓋了鋼絲繩帶動(dòng)式與帶式，最突出的優(yōu)勢(shì)就是在發(fā)生故障的情況下可以充分發(fā)揮自我保護(hù)作用。然而在具體應(yīng)用過(guò)程中，若繩子亦或是皮帶受摩擦?xí)纬蔁崮埽茈y確保動(dòng)力箱抽油桿直接傳送。在抽油機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程中，選擇使用鋼絲繩軟驅(qū)動(dòng)的方法，最基本的工作原理就是在鋼絲繩的作用下，通過(guò)拽引替代硬驅(qū)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。這樣，不僅可以使齒輪間磨損程度降低，同樣也有效規(guī)避了抽油機(jī)運(yùn)行期間的熱能損耗。

2抽油機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究

摘要：本文根據(jù)抽油機(jī)負(fù)荷的特點(diǎn)，分析了中原油田油區(qū)配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償存在的問(wèn)題，并結(jié)合油田的實(shí)際，提出了一種抽油機(jī)電機(jī)無(wú)功就地補(bǔ)償方式。通過(guò)實(shí)施效果較好，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī)低壓配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償

1前言

中原油田油區(qū)配電系統(tǒng)是采用35kV直配供電方式，配電變壓器(35/0.4kV)和低壓配電裝置設(shè)在計(jì)量站，再由計(jì)量站經(jīng)低壓電纜輻射配電至抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)(額定電壓為交流380V、額定容量45～55kW，油區(qū)主要用電負(fù)荷為抽油機(jī)電機(jī))。低壓配電系統(tǒng)一般采用在計(jì)量站變壓器低壓側(cè)進(jìn)行集中自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償。根據(jù)多年的運(yùn)行情況，我們認(rèn)為這種無(wú)功補(bǔ)償方式、補(bǔ)償裝置的安裝位置不能滿(mǎn)足實(shí)際補(bǔ)償?shù)男枰?，致使油區(qū)低壓配電系統(tǒng)的功率因數(shù)長(zhǎng)期偏低(約0.5左右)，低壓配電線路損耗過(guò)大，系統(tǒng)的整體經(jīng)濟(jì)效益下降。因此，經(jīng)過(guò)我們對(duì)油區(qū)抽油機(jī)負(fù)荷特點(diǎn)的分析研究，提出了在油區(qū)抽油機(jī)電機(jī)旁進(jìn)行無(wú)功就地補(bǔ)償，即直接把補(bǔ)償裝置并接在抽油機(jī)電機(jī)的接線端。通過(guò)應(yīng)用效果較好，目前我局油區(qū)低壓配電系統(tǒng)的功率因數(shù)顯著提高，線路損耗大幅度降低，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2抽油機(jī)負(fù)荷的特點(diǎn)

在油田的后期原油生產(chǎn)中，機(jī)械采油是生產(chǎn)原油的主要手段，同時(shí)機(jī)械采油的電力消耗也是主要的能耗之一。就中原油田而言，油區(qū)抽油機(jī)負(fù)荷約占生產(chǎn)用電負(fù)荷的80%以上。而這類(lèi)負(fù)荷是一種依抽油機(jī)的沖程為周期性連續(xù)變化的負(fù)荷。電動(dòng)機(jī)功率的匹配通常是根據(jù)負(fù)載電流或扭矩變化規(guī)律，按均方根求出等值電流或等值扭矩來(lái)計(jì)算的。但在實(shí)際運(yùn)行中，因藏油情況的變化、泵掛深度的改變、地面調(diào)參情況的優(yōu)劣及自然氣候等因素的影響，抽油機(jī)電機(jī)的運(yùn)行與負(fù)載的變化又很難處于最佳配置中，所以使得抽油機(jī)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行中負(fù)載率低下，又因單井電動(dòng)機(jī)的無(wú)功補(bǔ)償不到位，致使整個(gè)油區(qū)低壓配電系統(tǒng)的功率因數(shù)偏低，力能指標(biāo)(η×cosφ)也就低下。因此機(jī)采系統(tǒng)單井用電的功率因數(shù)的高低，是決定整個(gè)油區(qū)低壓配電系統(tǒng)功率因數(shù)高低的關(guān)鍵因素，要想提高油區(qū)低壓配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，必須提高單井用電的功率因數(shù)，這對(duì)提高電能的利用率，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

一、新型抽油機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案

（一）新型抽油機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)新型抽油機(jī)時(shí)，我們應(yīng)用了一種理論，我們稱(chēng)作“ARIZ—發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決算法”，這種算法是一種分析工具，主要應(yīng)用于問(wèn)題較多、情況較復(fù)雜的技術(shù)，而它的工作原理主要是先對(duì)問(wèn)題進(jìn)行定義，再確立目標(biāo)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深入的分析與轉(zhuǎn)化，這種算法旨在找到標(biāo)準(zhǔn)化的最優(yōu)解，從而使得問(wèn)題能夠朝著理想的方向轉(zhuǎn)化。如果在此過(guò)程中遇到了問(wèn)題，那么就會(huì)將該問(wèn)題作為一個(gè)新的問(wèn)題再次進(jìn)行求解，從而不斷進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的求解過(guò)程。而我們將ARIZ算法應(yīng)用到新型抽油機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中主要是運(yùn)用它的算法中的不對(duì)稱(chēng)性以及合并原理，提升抽油機(jī)的高度，將減速設(shè)備與轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備合并，從而能夠利用更大的沖擊力進(jìn)行石油的開(kāi)采。

（二）新型抽油機(jī)的動(dòng)力設(shè)計(jì)

我們看一下，新型抽油機(jī)的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。在抽油機(jī)的應(yīng)用中主要有兩種驅(qū)動(dòng)，分別是硬驅(qū)動(dòng)和軟驅(qū)動(dòng)。其中硬驅(qū)動(dòng)包括卷式的、鏈?zhǔn)降牡鹊龋@種驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是能夠保證動(dòng)力的輸出直接到達(dá)抽油桿，但是缺點(diǎn)也有，就是當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，不能有效的提供保護(hù)，嚴(yán)重時(shí)甚至能夠破壞采油工具；軟驅(qū)動(dòng)包括帶式的、鋼絲繩帶動(dòng)的等等，其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)能夠起到自我保護(hù)的作用，但是缺點(diǎn)是在繩子或者皮帶在摩擦的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一部分熱能，從而不能保證動(dòng)力直接到達(dá)抽油桿。而新型的抽油機(jī)是采用鋼絲繩的軟驅(qū)動(dòng)方式，這種新型抽油機(jī)的基本工作原理是用鋼絲繩的拽引代替硬驅(qū)動(dòng)中的機(jī)械式傳動(dòng)，既減少了齒輪之間的磨損又減少了在工作過(guò)程中熱能的損失。

二、關(guān)于新型抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析

摘要：伴隨社會(huì)生產(chǎn)生活對(duì)于資源的依賴(lài)程度逐漸提升，油田企業(yè)得到迅速發(fā)展，與此同時(shí)，世界能源的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)又致使企業(yè)面臨巨大的可持續(xù)發(fā)展壓力。抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用符合社會(huì)集約型經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式要求，本文通過(guò)對(duì)抽油機(jī)技能技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行深入探究，使企業(yè)降低生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本的管理目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，以促進(jìn)油田企業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī)；節(jié)能技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展

當(dāng)前國(guó)際原油價(jià)格持續(xù)低迷，我國(guó)國(guó)內(nèi)的油氣資源市場(chǎng)價(jià)格也受到嚴(yán)重影響。原油市場(chǎng)價(jià)格持續(xù)走高時(shí)，油田企業(yè)是國(guó)內(nèi)的優(yōu)勢(shì)企業(yè)，其生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中的成本控制理念也相對(duì)較弱，而當(dāng)原有經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)陷入冰封期時(shí)，進(jìn)行生產(chǎn)成本的控制成為油田企業(yè)不得不重視的問(wèn)題，有效的生產(chǎn)成本控制能夠?yàn)槠髽I(yè)拓展更廣闊的盈利空間，有助于促進(jìn)企業(yè)平穩(wěn)渡過(guò)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的艱難時(shí)期。抽油機(jī)是油田企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的重要設(shè)備，同時(shí)再其生產(chǎn)過(guò)程中也需要進(jìn)行大量的能源消耗，將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于抽油機(jī)的作業(yè)環(huán)節(jié)中，能夠大幅降低其生產(chǎn)過(guò)程中造成的能源消耗。針對(duì)其節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)問(wèn)題進(jìn)行探討，對(duì)于促進(jìn)油田企業(yè)節(jié)能降耗管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有現(xiàn)實(shí)意義。

1抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義

油田進(jìn)行采油作業(yè)主要采用兩種工作模式：其一，自噴式采油方式，應(yīng)用郵儲(chǔ)儲(chǔ)層自身所能夠產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)能量，將油層中的原油在內(nèi)部壓力作用下推到地面位置進(jìn)行集采，由于其對(duì)于油層內(nèi)部的壓力要求較高，因而此種作業(yè)方式適用于原油儲(chǔ)量相對(duì)較高、開(kāi)發(fā)年限較短的新油藏；其二，人工舉升式采油方式，國(guó)內(nèi)的大部分的油田多屬于已經(jīng)超過(guò)豐產(chǎn)期的老油藏，油藏內(nèi)部的釋放壓力不足以將原有舉升至地面，因而普遍采用人工舉升式的采油方式，通過(guò)機(jī)械設(shè)備的輔助力量，進(jìn)行原油集采作用[1]。我國(guó)的油藏類(lèi)型多屬于低孔低滲的油藏類(lèi)型，在開(kāi)采作業(yè)中需要輔助進(jìn)行注水等開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)地層中水壓的升高，將原油擠壓流動(dòng)到井管中，在通過(guò)抽油機(jī)將原油抽取至地面，實(shí)現(xiàn)完整的生產(chǎn)流程。抽油機(jī)的設(shè)置需要根據(jù)油藏類(lèi)型、油層位置、注水條件等方面的因素進(jìn)行綜合考量，有些油層位置的抽油機(jī)較為密集，而有些油層的抽油機(jī)分布卻十分分散，抽油機(jī)在作業(yè)過(guò)程中也需要進(jìn)行大量的電力能源消耗，因而油田企業(yè)也肩負(fù)巨大的生產(chǎn)投入壓力，通過(guò)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，能夠大幅降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

2抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

摘要：進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展的背景下，我國(guó)油井開(kāi)發(fā)事業(yè)發(fā)展迅速。值得注意的是，在油井開(kāi)發(fā)工作過(guò)程中，少不了采油設(shè)備的參與。對(duì)于游梁式抽油機(jī)來(lái)說(shuō)，屬于一種應(yīng)用廣泛的采油設(shè)備，在結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單，并且操作簡(jiǎn)便，工作穩(wěn)定；但同時(shí)也存在效率低的缺陷，因此有必要重視對(duì)油梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)效能分析，并注重節(jié)能技術(shù)的掌握。本課題重點(diǎn)分析研究游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)效能及其節(jié)能技術(shù)，以期為游梁式抽油機(jī)發(fā)揮最大化工作效能提供有效建議。

關(guān)鍵詞：游梁式抽油機(jī)；傳動(dòng)系統(tǒng)；效能分析；節(jié)能技術(shù)

游梁式抽油機(jī)作為應(yīng)用廣泛的采油設(shè)備之一，具備操作簡(jiǎn)單以及工作穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在工作效率低的缺陷。因此，有必要加強(qiáng)對(duì)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)效能分析，并實(shí)施有針對(duì)性的節(jié)能技術(shù)，確保游梁式抽油機(jī)的應(yīng)用價(jià)值得到最大化體現(xiàn)。從現(xiàn)狀來(lái)看，在游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)效能分析過(guò)程中，每口機(jī)井抽油參數(shù)均存在差異，這樣便使得研究工作存在較大的困難[1]。針對(duì)這種情況，便有必要綜合分析游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)效能，注重節(jié)能技術(shù)在其中的應(yīng)用。鑒于此，本課題針對(duì)“游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)效能與節(jié)能技術(shù)”展開(kāi)研究具備一定的價(jià)值意義。

1游梁式抽油機(jī)工作原理分析

游梁式抽油機(jī)屬于地面設(shè)備，同時(shí)具備桿抽油系統(tǒng)，主要的部分包括：①電動(dòng)機(jī)；②減速箱；③機(jī)架；④連桿機(jī)構(gòu)等。而對(duì)于一般的游梁式抽油機(jī)來(lái)說(shuō)，指的是曲柄連桿與驢頭分別處于游梁支架兩側(cè)，而曲柄中心基本處在游梁軸承正下方，主要的平衡方法為使用曲柄平衡的抽油機(jī)。在抽油桿柱的帶動(dòng)作用下，抽油泵柱塞，或者活塞，能夠基于泵筒內(nèi)行上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，以此使油井當(dāng)中的原油舉升至地面，從而實(shí)現(xiàn)抽油的工作目標(biāo)[2]。

2游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)效能分析

抽油機(jī)

(一)項(xiàng)目建設(shè)的必要性

近年來(lái),我國(guó)大部分油田已進(jìn)入注水開(kāi)發(fā)的中后期,開(kāi)發(fā)深度和難度與日俱增,油田供液能力明顯不足,雖然對(duì)采油設(shè)備采取了多種技術(shù)措施,但機(jī)械采油設(shè)備仍占據(jù)主導(dǎo)地位.據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)目前機(jī)械采油井的數(shù)量占油井總數(shù)的90%以上,其中由抽油機(jī)組成的抽油設(shè)備的抽油井占80%左右,采油量占總產(chǎn)量的75%以上.

為了提高稠油井的產(chǎn)量和油藏的開(kāi)采效率,需要采用"小泵探抽"和"大泵提液"采油工藝,這樣就要求采油設(shè)備必須具有長(zhǎng)沖程和大載荷的特點(diǎn).實(shí)踐表明,游梁式抽油機(jī)盡管是使用制造經(jīng)驗(yàn)較為成熟的機(jī)型,是現(xiàn)有有桿抽油設(shè)備的主力,但是把其發(fā)展成為長(zhǎng)沖程大載荷抽油機(jī)的困難較大,而無(wú)游梁抽油機(jī)在這方面具有較大的優(yōu)越性.在無(wú)游梁式抽油機(jī)中,液壓抽油機(jī)具有傳能密集可使整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕,適應(yīng)井況范圍廣,沖程長(zhǎng)度和沖程次數(shù)的調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn).因此,液壓抽油機(jī)在我國(guó)可望會(huì)得到較快發(fā)展,并會(huì)在今后幾年內(nèi)出現(xiàn)幾種不同形式的液壓抽油機(jī)用于油田的采油作業(yè).針對(duì)我國(guó)海洋油田及陸地油田的開(kāi)發(fā)實(shí)際,尤其針對(duì)我國(guó)西部油田開(kāi)發(fā)前景,液壓抽油機(jī)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用前景是相當(dāng)廣闊的,也是勢(shì)在必行的.

(二)資源現(xiàn)狀,問(wèn)題與需求分析

1,國(guó)際現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

摘要：在油田生產(chǎn)過(guò)程中，電能是最基本的動(dòng)能來(lái)源。隨著我國(guó)社會(huì)的快速發(fā)展，能源需求量也在迅速增加，油田油氣的開(kāi)采力度也在不斷地?cái)U(kuò)大，因而油田生產(chǎn)所需的電能也越來(lái)越多。在油田生產(chǎn)中，抽油機(jī)是重要的設(shè)備之一，同時(shí)，也是消耗電能最多的設(shè)備之一。從我國(guó)油田生產(chǎn)的現(xiàn)狀來(lái)看，絕大多數(shù)的抽油機(jī)的工作效率都不高，普遍存在資源浪費(fèi)和設(shè)備壽命短的現(xiàn)象。因此，從油田企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度出發(fā)，必須挖掘抽油機(jī)在節(jié)能方面的潛能，本文將對(duì)抽油機(jī)節(jié)能方法與變頻技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入的探討，以提高我國(guó)石油開(kāi)采的效率和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī)；節(jié)能方法；變頻技術(shù)

眾所周知，我國(guó)是世界上石油儲(chǔ)備大國(guó)，在油田油氣勘探和開(kāi)采中，收油機(jī)是必不可少的設(shè)備，但從當(dāng)下抽油機(jī)的作業(yè)情況來(lái)看，普遍具有耗電量大、效率低、成本高以及資源浪費(fèi)的特點(diǎn)。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在石油開(kāi)采工程的總耗電量中，抽油機(jī)的占比高達(dá)40%，因此，有效地提高抽油機(jī)的工作效率是當(dāng)下油田發(fā)展中急需解決的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)抽油機(jī)節(jié)能方法與變頻技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行研究并提出收油機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)，對(duì)保障油田的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的提升，都有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1抽油機(jī)節(jié)能的意義

目前，我國(guó)大多數(shù)油田都是低滲透、低能、低產(chǎn)油田，在進(jìn)行油田開(kāi)發(fā)時(shí)難度較大，往往需要靠注水壓油入井，然后，再利用抽油機(jī)將油從地層中提取上來(lái)，這也就是我國(guó)油田生產(chǎn)中常見(jiàn)的以水換油、以電換油的現(xiàn)狀。由于油田開(kāi)采探測(cè)必須使用抽油機(jī)，使得電費(fèi)成為影響我國(guó)石油開(kāi)采成本的重要因素，也是成本居高不下的主要原因。在大力倡導(dǎo)節(jié)能的今天，抽油機(jī)節(jié)能已經(jīng)是油田生產(chǎn)中無(wú)法繞開(kāi)的問(wèn)題。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)當(dāng)下抽油機(jī)的保有量超過(guò)10萬(wàn)臺(tái)，而每臺(tái)電動(dòng)機(jī)裝幾種容量為3500MW，這樣計(jì)算，我國(guó)在油田生產(chǎn)過(guò)程中每年的耗電量將超過(guò)百億KMh，而我國(guó)抽油機(jī)平均工作效率為25.96%，比國(guó)外低4.09%。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看，要想實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的節(jié)能，要對(duì)抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)降低石油開(kāi)采的成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效率和核心競(jìng)爭(zhēng)力，使石油企業(yè)既做到完成國(guó)家任務(wù)，又能夠通過(guò)節(jié)能的方式實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期低成本的發(fā)展目標(biāo)。

2抽油機(jī)效率低下的原因

1抽油機(jī)井在油田生產(chǎn)當(dāng)中的現(xiàn)狀

目前，在我國(guó)各大油田當(dāng)中，抽油機(jī)井在所有的采油井當(dāng)中所占的比例是最大的，而抽油機(jī)本身也是石油生產(chǎn)當(dāng)中的一種最為重要的抽油設(shè)備，它運(yùn)行的效率直接影響著石油生產(chǎn)的總量。然而，當(dāng)油田開(kāi)始生產(chǎn)的時(shí)候，抽油機(jī)井卻在對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行電能傳輸?shù)倪^(guò)程當(dāng)中，損耗掉了大量的電能，比如：在大慶油田的石油生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，由抽油機(jī)井自身所消耗掉的總電能就達(dá)到了采油生產(chǎn)總耗電能的82.4%。由此可見(jiàn)，要想降低油田采油過(guò)程當(dāng)中的耗電總量，就必須要對(duì)抽油機(jī)井系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行合理的改善。而目前最能夠有效改善抽油機(jī)井這一現(xiàn)狀的，就是將抽油機(jī)井節(jié)能技術(shù)廣泛的應(yīng)用在油田生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中。

2抽油機(jī)井各部分電能損耗情況

2.1各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)電能損耗的情況

抽油機(jī)井是一個(gè)集成式抽油系統(tǒng)，它主要由地上和井下兩個(gè)部分組成，它同時(shí)具有八個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)非常重要的節(jié)點(diǎn)，比如：電機(jī)、抽油管道、皮帶、井筒以及減速箱等。雖然，這八個(gè)節(jié)點(diǎn)都是抽油機(jī)井的重要組成部分，但是它們的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)效率卻是大不相同的，比如：電機(jī)能夠達(dá)到的最大運(yùn)轉(zhuǎn)效率是86%，皮帶能夠達(dá)到的最大運(yùn)轉(zhuǎn)效率是67%。

2.2“黏滯”引起的電能損耗

目前，在我國(guó)各油田的抽油機(jī)總數(shù)已超過(guò)10萬(wàn)臺(tái)，是各油田的主要耗能設(shè)備。按每臺(tái)電機(jī)容量30KW（實(shí)際上不止于此，在油田使用最多的是37KW和45KW電機(jī)，部分使用55KW和75KW電機(jī)）計(jì)算，裝機(jī)總?cè)萘吭谌偃f(wàn)千瓦以上。作為油田生產(chǎn)中使用最多的耗能設(shè)備，抽油機(jī)拖動(dòng)電機(jī)的負(fù)載率普遍較低，造成能源浪費(fèi)。

在實(shí)際開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中，抽油機(jī)受油井的井深、油質(zhì)、雜質(zhì)、含沙量、含水量等諸多客觀因素的影響，須調(diào)整作業(yè)沖次、沖程，甚至更換電機(jī)、改變電機(jī)的功率；同時(shí)，由于油田所處地理位置、緯度的不同，以及所處地區(qū)的氣候等自然因素，也會(huì)對(duì)開(kāi)采作業(yè)產(chǎn)生影響，要求抽油機(jī)根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行相應(yīng)的速度調(diào)整。

鑒于以上所述油田抽油機(jī)的技術(shù)要求以及使用的社會(huì)效益，抽油機(jī)對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)的基本要求是：

☆大范圍的、穩(wěn)定可靠的無(wú)級(jí)調(diào)速；

☆具有比較顯著的節(jié)電效果。

一、IMS系列油田抽油機(jī)伺服調(diào)速節(jié)能控制柜

影響抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的原因分析

由于地下油層的各種情況是動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，抽油機(jī)井實(shí)際采液也隨之變化，為此對(duì)抽油機(jī)運(yùn)用8/12級(jí)雙速電機(jī)進(jìn)行采油，可以改善抽油機(jī)井的輸入功率，從而提高系統(tǒng)效率。8/12級(jí)雙速自適應(yīng)電機(jī)由2臺(tái)同軸不同功率的異步電動(dòng)機(jī)組成。其中8級(jí)為高速運(yùn)行狀態(tài)，12級(jí)為低速運(yùn)行狀態(tài)，不同轉(zhuǎn)速下分別對(duì)應(yīng)著大功率電機(jī)、小功率電機(jī)，自動(dòng)控制裝置可根據(jù)抽油機(jī)負(fù)載情況，控制運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，使其運(yùn)行在最佳狀態(tài)，提高了電機(jī)有功利用率。通過(guò)比較10臺(tái)雙速自適應(yīng)電機(jī)與普通電機(jī)的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，雙速自適應(yīng)電機(jī)系統(tǒng)效率提高3.12%，日耗電節(jié)約32.2KWh。抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)和機(jī)型對(duì)單井系統(tǒng)效率影響很大，但在抽油機(jī)型號(hào)選定的情況下，影響系統(tǒng)效率的主要因素是抽油機(jī)的平衡比（在通常情況下減速器和抽油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)變化不大），這是一個(gè)隨生產(chǎn)時(shí)間而變化的參數(shù)。為了能夠確定合理的平衡比范圍，我們對(duì)單井井在不同平衡比的情況下進(jìn)行系統(tǒng)效率測(cè)試，測(cè)試結(jié)果，我們可以得出，平衡比為100％是系統(tǒng)效率最大，由于抽油機(jī)平衡塊的慣性作用，欠平衡比過(guò)平衡時(shí)系統(tǒng)效率會(huì)高了一些。（1）保持該井其它數(shù)據(jù)不變，只對(duì)地面參數(shù)進(jìn)行變化，并對(duì)變化后的系統(tǒng)效率進(jìn)行測(cè)試，不同參數(shù)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)效率，當(dāng)S、n不同，抽油機(jī)系統(tǒng)效率不同。當(dāng)沖次保持不變時(shí)，抽油機(jī)系統(tǒng)效率隨著沖程的降低而減小，當(dāng)沖程保持不變時(shí)，抽油機(jī)系統(tǒng)效率隨著沖次的降低而增加。（2）泵徑不同對(duì)系統(tǒng)效率的影響。統(tǒng)計(jì)是我隊(duì)換大泵的兩口井），采取換大泵徑措施后，保持地面生產(chǎn)參數(shù)不變的情況下，對(duì)系統(tǒng)效率測(cè)試。對(duì)比換泵前后的數(shù)據(jù)，當(dāng)泵徑不同，抽油機(jī)系統(tǒng)效率不同。隨著泵徑的增大，系統(tǒng)效率增加，抽油系統(tǒng)所需輸入功率增大，從而導(dǎo)致電機(jī)額定功率的增加。如果油層供液充足，隨著泵徑的增大，井下功率將會(huì)增加，井下效率將會(huì)增加。從公式（5）可以看出:系統(tǒng)效率與產(chǎn)液量、舉升高度乘積成正比，與消耗功率成反比。一般地，產(chǎn)液量高、動(dòng)液面深、舉升高度大，系統(tǒng)效率越高;反之產(chǎn)液量低、動(dòng)液面淺、舉升高度小，系統(tǒng)效率越低。泵況較差(即泵嚴(yán)重漏失時(shí))將導(dǎo)致產(chǎn)液下降，動(dòng)液面上升，功率加權(quán)值??；供液不足時(shí)，產(chǎn)量低，動(dòng)液面深，都會(huì)使QH乘積小，即功率加權(quán)值小，導(dǎo)致系統(tǒng)效率低。由上面的分析可以看出，影響系統(tǒng)效率的主要因素是電機(jī)的功率利用率、平衡率、抽汲參數(shù)、井下泵況等。此外抽油機(jī)井皮帶松緊度、四連桿機(jī)構(gòu)、減速箱的軸承狀況及潤(rùn)滑、盤(pán)根松緊和質(zhì)量、油井結(jié)蠟等其他問(wèn)題也不同程度地影響系統(tǒng)效率。

幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

（1）降低功率損耗，首先要合理匹配電機(jī)功率，避免大馬拉小車(chē)的現(xiàn)象，對(duì)不能進(jìn)行電機(jī)調(diào)整的井，應(yīng)用三相異步復(fù)式雙速電動(dòng)機(jī)。（2）及時(shí)對(duì)抽油機(jī)平衡率進(jìn)行調(diào)整，系統(tǒng)效率可以提高2%～7%?？梢酝ㄟ^(guò)加強(qiáng)日常管理，提高減速箱潤(rùn)滑質(zhì)量，皮帶和盤(pán)根質(zhì)量，以提高傳動(dòng)效率，及時(shí)洗井、清蠟、加藥，降低功率損耗，對(duì)供液產(chǎn)能不好的井，建立合理的間抽制度。（3）泵效是影響機(jī)械采油系統(tǒng)效率的一個(gè)主要因素，根據(jù)不同井的具體情況，合理優(yōu)化抽汲參數(shù)，對(duì)于地面參數(shù)最小且供液不足的井，利用檢泵時(shí)機(jī)換小泵徑，提高抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率。沖次減小、泵徑增大有利于提高系統(tǒng)效率，能有效減少桿管磨損，延長(zhǎng)桿管乃及油井的使用壽命；延長(zhǎng)檢泵周期，減小油井維護(hù)工作量。（4）提高泵質(zhì)量，減少油井的非正常漏失對(duì)系統(tǒng)效率的影響。降低井下功率損失的主要途徑是改善泵的結(jié)構(gòu)，提高泵的抗磨蝕性能、定期檢泵等措施來(lái)維護(hù)泵的正常工作，減少能耗，提高效率。

本文作者：姜佳工作單位：第五采油廠第二油礦十區(qū)四隊(duì)