低產井節能減速器的設計與應用評價

鄧少松（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

隨著油田開發時間的延長，油井產量逐年遞減，抽油機井存在“大馬拉小車”的現象，如何提高抽油機井系統效率、降低能耗，已成為油田降低生產成本、提高經濟效益的一個重要課題。抽油機井節能減速器，可根據實際生產需要對抽油機井沖速進行調整，特別是針對低產井、低效井、間抽井以及桿管偏磨井具有較好的應用價值。通過合理調整沖速，可以解決間抽井的生產管理問題，提高低效、低產井的泵效，使抽油機井在合理的工況下高效運行，從而降低抽油機井的能耗，提高抽油機井的整體效率[1]。

1 節能減速器的工作原理

抽油機井節能減速器主要由變速座、大小變速輪、錐度軸承、軸套、聯軸器、油箱等組成。變速輪設計有四種規格，即1.5、1.7、2、3min-1等，可根據油井產量安裝相應的調諧速度輪。

改造把皮帶輪的直徑Dc改為Db，增加一個減速輪，減速輪的轉速設為n2，大小輪直徑分別為Dc和Dd，沖輪直徑不作調整，見圖1和表1。

圖1 二級減速器結構原理

表1 改造前后參數

由表1可以看出：

mDa=nDc，m1=Da=n2Dd，n2Dc=n1Db

減速器制作成后，大小輪的直徑之比固定（一般在1.5左右），這樣不改變原有電動機的轉速，只要適當設計皮帶輪直徑就可以使沖速降至原來的0.67倍。

有桿抽油機井光桿功率計算如下[2]:

式中：

P——抽油機光桿功率，kW ；

A——示功圖的面積，mm2；

SD——示功圖減程比，m/mm；

FD——示功圖力比，N/mm；

NS——光桿實測平均沖速，min-1。

在油井產液量沒有變化時， A、SD、FD也不變，在調沖速前后抽油機的傳動效率也基本保持不變，那么抽油機調沖速前后的電動機的輸出功率之比等于調前調后的沖速之比，也就是

調整前后電動機的輸出功率可大大降低。

2 節能減速器現場應用

將原電動機在滑道上后移，把節能減速器安裝在原電動機的位置上，電動機與節能減速器軸距為100cm，由電動機轉動帶動節能減速器大輪，再由節能減速器下輪傳輸給抽油機，形成一個節能減速過程。

根據節能減速器的適用范圍，現場選取產液低、液面深的符合條件的10口抽油機井，進行了抽汲參數優化計算，并在這10口抽油機井上安裝該節能減速器。

通過對測試效果分析發現，平均沖速下降2 min-1，平均泵效由實施前的31.86% 提高到37.65% ，提高了5.79個百分點，油井液面恢復104.5 m。測試表明，平均有功功率下降1.81 kW ，單井日節電達43.4 kW h（表2）。

表2 節能減速器實施前后效果對比

應用該技術后不會影響產液及其他生產水平，同時該節能減速器可根據后期生產狀況進行沖速動態調整，以滿足生產需要。

根據測試結果，10口井有功功率降低了1.81kW ，單井年節電費8371.76元

應用節能減速器后，根據測試結果計算得到平均單井年節電1.52×104kW h，年節省電費8371.76元。按照單個節能減速器投入0.5萬元計算，投資回收期為7個月。

3 節能減速器應用評價

3.1 延長抽油機使用壽命

該抽油機節能減速器在原設計基礎上進行了較大改進，將原設計的雙面輪變速為單面輪變速，與抽油機四點一線裝配，不用改變剎車、配電箱附件的位置，而且變速輪配有專用工具裝卸，具有防盜效果，施工方便快捷，排除了每天間抽所造成的蠟堵、蠟卡現象。

應用該技術后，降低沖速，工作平穩，減小了沖擊，同時對抽油機、抽油桿、抽油泵、光桿和扶正器的沖速循環減少，磨損相應減少。

由于減少了檢修和停機次數，抽油機的使用壽命達10年以上。

3.2 延長抽油機檢泵周期及免修期

在油田的低產井、間抽井的抽油機上安裝節能減速器后，抽油機沖速由6min-1降到3、2、1 min-1后，減少了抽油機、泵、扶正器等的磨損，由此延長了檢泵周期（每檢泵1次需3~6萬元）。降低沖速后還減少了桿管等磨損并延長了油井的免修期，以及減少作業維護費用和更換管桿的材料費用，經濟效益更為可觀。

3.3 保證油井正常生產

由于沖速的下降，抽油泵的沉沒度提升，提高了抽油泵效，抽油機的系統效率得到提高。隨著抽油機沖速的下降，因大輪與小輪之間形成1∶3的杠桿原理，使電動機的工作電流下降，抽油機單井平均節電費在30%以上，單井每年節約電費1~3萬元，降低沖速不減產，達到了節能目的。

在8-3266井上采用節能減速器前、后實測示功圖比較表明，沖速由4 min-1調為2.6min-1后供排關系趨于合理，消耗功率下降1.566kW 。

節能減速器屬于機械類的減速裝置，同低速電動機、變頻控制器相比，該技術的投入成本低，投資回收期短。

4 結論

1）抽油機井節能減速器通過二級減速設置，可合理調整沖速、降低能耗，使抽油機井在合理的工況下高效運行。

2）節能減速器作為中間輔助傳動，具有結構簡單、安裝方便、使用壽命長的特點，不需對原抽油機設備進行任何調整，具有較好的節能效果，對間抽井、低產、低效井有很好的應用價值。

3）現場應用二級減速器可以提高有桿抽油泵的泵效，提高抽油機的系統效率，減少無功損耗，節約電量，減少動力費用支出和作業維護費用以及管桿材料費用，具有明顯的經濟效益。

[1]單建良.抽油機節能減速器的應用分析[J].中國設備工程,2011(5):56-57.

[2]徐志平,楊紅斌.淺析抽油機井系統提高效率方法[J].江漢石油職工大學學報,2011(1):18-21.