數字化抽油機在安塞油田節能效果研究

張波

中國石油長慶油田第一采油廠 ，陜西 延安 716000

一、概況

普通游梁式抽油機一度作為油田開發的主要設備，從常規抽油機開始到異相曲柄抽油機、復合平衡抽油機、雙驢頭抽油機及彎梁變矩抽油機等各種游梁式抽油機，主要針對抽油機的自身平衡效果來設計制造，從而達到降低抽油機的配備功率和節能目的，但沒有與油井相關的參數進行有效的結合，沒有調整抽油機運行參數的合理運行。現場存在抽油機運行參數與油井參數相差較大，抽油機系統效率低下的問題。數字化抽油機可根據油井負荷大小調參，使抽油機達到最佳的平衡狀態，并根據油井產液量使抽油機工作在合理沖次，最大限度發揮抽油機的工作能力，達到低碳開發和節能開采的目的。

二、數字化抽油機功能

1.通信結構

數字化系統是數字化抽油機的大腦和中樞。具有油井參數和電參數的采集傳輸、抽油機遠程啟停、語音提示/報警、軟啟動和過載保護、最佳工作沖次的判斷及調節、抽油機平衡的判斷與調節以及與站控系統軟件的通信等功能。數字化設備部分主要包括數字化抽油機智能控制柜、抽油機平衡電機的控制與供電線纜及載荷傳感器、位移傳感器等（圖1）。

2.機械結構

圖1

圖2

圖3

數字化抽油機（圖2）是在游梁式抽油機的基礎上研制的一種新型節能抽油機，其主體部分與前置式游梁抽油機基本相同。將曲柄平衡變為游梁平衡，通過改善動態平衡效果實現節能，在結構形式上屬于游梁式抽油機類。它的最大特點是采用了彎形游梁結構；另一個特點是在游梁與支架之間裝有調沖程時鎖住游梁的支撐裝置。在相同的抽汲工況下，與常規抽油機相比，數字化抽油機峰值扭矩、均方根扭矩及凈扭矩曲線波動都小，且消除了負扭矩，其平衡效果理論上好于常規抽油機，可有效延長抽油機和驅動電機的壽命，其裝配電機功率小于常規抽油機。

三、數字化抽油機應用效果

1.自動調節平衡

數字化抽油機根據自動監測并實時顯示抽油機的平衡狀況，可手動或自動將抽油機調整到最佳的平衡狀況，降低峰值電流，達到保護減速器和節能的目的。通過軟件可設定平衡度，如90%～100%為最佳平衡狀態，當采集的傳感器數據計算之后，自動啟動平衡電機進行至最佳。

2.自動調節沖次

數字化抽油機運行過程中，根據功圖量油軟件數據接口傳感器監測得到的泵功圖或泵充滿度，應用最佳沖次技術設計的判定軟件計算后，發送指令給變頻器，調整電動機輸入頻率，調整到最合理的抽油機沖次。

3.測試效果分析

為了檢驗調數字化抽油機的現場使用效果，對常規抽油機、數字化抽油機的幾項使用參數進行了測試對比。結合篩選安塞油田近500口井測試資料的綜合結果表明，數字化抽油機比同型號常規抽油機所使用的電機額定功率小，電機功率因數比常規抽油機高0.43，地面效率比常規抽油機高 10.74%，平衡度比常規抽油機高9%，無功功率比常規抽油機低0.601，具有一定節能效果。以單井G128-158為例，原先使用普通七型抽油機，現采用數字化配套的CYJW7-2.5-18HF抽油機后，數字化抽油機動態平衡率高，電動機和減速箱輸出扭矩小， 與同規格常規抽油機相比， 電動機降低2～3 個型號，減速器降低 1～2 個型號。 用混凝土代替部分鑄鐵配重，成本比同規格常規抽油機有較大下降。性能參數及功圖對比如圖3所示。

四、結論

數字化抽油機的首要特點是數字化抽油機采用了數字化遠程控制系統的信息化操作模式同時結合彎梁變矩的機械構造，實現了機采系統節能控制的優化升級。其節電率高、采購成本低，組織管理水平先進等優點在安塞油田生產應用中具有重要意義。

第二特點是其前置式結構取消了曲柄平衡，其彎曲游梁后臂可針對不同懸點載荷實現最佳動態平衡，具有較高動態平衡率。

第三特點是其能夠防止減速箱齒輪的背面沖擊，在相同的抽汲工況下，其曲柄軸凈扭矩峰值與均方根值都較小，使裝配電機功率變小，抽油機受力狀況得到改善，可延長抽油機和驅動電機的使用壽命。

[1]SYT 5264-2006 油田生產系統能耗測試和計算方法［s］.石油工業出版社，2002.

[2]SY/T6275-2007 油田生產系統節能監測規范［s］.石油工業出版社，2008.

[3]SY/T6472-2000 油田生產主要能耗定額的分類編制方法［s］.石油工業出版社，2000.

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