抽油機節能改造試驗效果與評價

蔣義偉 惠南南（浙江油田公司采油工藝研究所）

目前浙江油田共有油井132口，全部為抽油機井，日均開井77口，由于供液能力較差，間開井較多。原油屬高凝油，采用空心桿電加熱舉升工藝開采，2011年抽油機年耗電量為175.62×104kWh。為降低生產能耗，在白駒油田豐1-26井優選擺鈴式抽油機進行改造試驗，提高機采系統效率，最終達到節能降耗的目的[1]。

1 擺鈴式自動調平抽油機

1.1 運行特點

擺鈴式自動調平節能型抽油機是在原抽油機游梁的尾部加裝一個可以擺動的擺鈴（擺鈴重3 120 kg），去掉了原來的4個曲柄平衡塊（每個平衡塊重1 020 kg），并且在游梁上安裝了一個可以前后移動的輔助平衡配重，這既不改變游梁抽油機的基本結構和運行方式，又能實現近似的直線自動平衡，使負載波動變得很小，大幅度降低電動機功率，從而達到依靠擺鈴來實現平衡、依靠游梁輔助平衡來實現自動調平的目的[2]。

擺鈴的運行軌跡是連接在一起的兩段圓弧，A、B、C三點在一條近似垂線上。下偏杠鈴的運行軌跡是一個以中軸到杠鈴中心距離為半徑的一段圓弧，X、Y、Z點的位置明顯不在一條垂線上。

擺鈴運行過程中（圖1），A點與B點水平距離相差最大，最大力矩變化為2.79%；下偏杠鈴運行過程中，X點與Z點水平距離相差最大，最大力矩變化為40.36%。由此可以看出，擺鈴在運動過程中位置不平衡力和橫向慣性力都很小，可以增加擺鈴質量，取消原來的曲柄平衡塊，平衡能力和平衡效果比較好。

1.2 擺鈴機運行系統工作原理

安裝2個位置傳感器，用于確定和區分上下行程起始位置，電流傳感器把不平衡的負載電流信號傳給單片機，單片機發出指令控制電動機導線讓游梁上的絲杠升降機控制電動機正轉或者反轉，推動游梁輔助平衡重前后移動。當上行電流峰值大于下行電流峰值并且達到一定比例時，輔助平衡重向左移動，增大平衡力；反之，游梁輔助平衡重向右移動，減小平衡力。詳見圖2。

抽油機改造前后外觀見圖3和圖4。

2 試驗效果分析

改造后的擺鈴式抽油機于2009年9月20日投入使用，歷時已近3年，運行狀況良好，達到了預期節能效果。主要表現在以下方面（表1、圖5）：

1）電動機工作效率得到明顯提高。改造后輸入功率下降了1.8 kW（東北油田節能監測中心監測數據下降了2.92 kW），節能率達到25%，系統效率提高了6.5%。

2）改造后抽油機平衡度高，達到95%以上，且可自動調整平衡，減少了調整平衡度而引起的停井時間，同時降低了勞動強度。

3）改造后最大凈扭矩下降了23 kN·m，下降幅度達53.5%，有效提高了抽油機的運行效率。

4）改造后抽油機運行更平穩，有效降低了懸點的振動載荷，減緩了偏磨，延長了檢泵周期。

表1 改造前后效果對比表

3 經濟效益分析

根據擺鈴式抽油機投產后監測的結果，年可節約電量1.4×104kWh，每度電按1元計算，年節約電費1.4萬元。豐1-26井為間開井，如改為常開井，節約電量更為明顯。

改造費用7.58萬元，每年節約1.4萬元電費，投資回收期為5.4年。

每年預計改造15臺，每臺每年節約電費1.4萬元，每kWh電按照1元計算，年可節約電費21萬元。

4 結論及認識

1）通過豐1-26井擺鈴式抽油機節能技術改造，提高了抽油機動態平衡率，降低了能耗，節能效果明顯。

2）經過近3年的使用，抽油機運行平穩，節能效果顯著，可推廣應用該項技術，提升節能技術管理水平。

3）油田公司將擺鈴式抽油機改造納入“十二五”節能改造計劃中，為油田節能技術改造工作創設了良好開端。

[1]梁宏寶.游梁式抽油機節能技術改造綜述（Ⅰ）[J].應用能源技術,2011(2):4-7.

[2]江濤.常規游梁式抽油機節能改造[J].節能與環保,2010(12):62-63.