抽油機節能減速裝置研制背景及現場應用

劉建文 張晶晶 劉安衛 王海旺（中原油田采油三廠 河南濮陽 457001）

一、沖次對有桿抽油井生產效果的影響

沖次是有桿抽油井生產中的重要參數之一，如果有桿抽油井在一個相對較高的沖次下運行，會帶來如下負效應：

1.有桿抽油井在較高的沖次下運行，會大大改變生產管柱內的物化環境，加大管柱腐蝕速度，縮短有桿抽油井的檢泵周期[1]。

2.加大了管桿波動偏磨機率，有桿抽油井抽油泵后塞運動置后于驢頭懸點的運動，即它們二者存在一個位移差，如果因懸點的平均速度增大，位移差增大，造成抽油桿在生產管柱內積存，形成抽油桿在生產管柱內彎曲偏磨，降低管桿的使用壽命[2]。

3.高沖次下，有桿抽油井機采系統效率降低。當抽油桿在高沖次下運行，造成進泵原油中溶解氣析出程度和原油的氣蝕程度增加，泵效降低，另一方面，在抽油機運行過程中，輸入電機的能量在75%左右被地面和地下設備磨損損耗掉，如果沖次相對較高，抽油設備磨損的次數增加，抽油機所受的慣性載荷較大，抽油機耗能增加，其結果會使機采效率大幅度降低[3]。

4.高沖次下，會造成油管絲扣刺漏的機率增加，有桿抽油井驢頭懸點的運動是一個簡諧振動，抽油泵活塞的運動也是簡諧振動，這就造成生產管柱內的流體是一個超重和失重的過程，因此在生產管柱內產生氣段的井管，氣體發生彈性伸縮，最終形成油管絲扣刺漏的機率增大[4]。

二、目前為了使有桿抽油機沖次降低受成本等因素的影響工藝技術受一定的局限性。

目前，應用降低有桿抽油井沖次的方法大致分為兩類。一類是機械調速。另一類是電機調速。

1.機械調速是通過調整電機皮帶輪直徑。可以實現抽油機所需要的參數，但當電機的皮帶輪直徑小于160mm時，就會造成皮帶輪和皮帶之間因包角太小，使抽油機的皮帶與皮帶輪之間摩擦力變小，易發生皮帶打滑和燒皮帶現象，增加勞動強度和成本支出。且最小沖次只能降到4次/分，不能滿足4次/分以下的參數調整的需要。

2.電機調速一般使用高級數電機

目前使用的高級數電機來調整抽油機的轉速，一般選用特制16級電機。可通過高（8級）中（12級）低（16級）三個檔來改變電機的磁極對數來實現。但高級數電機的制造工藝高，單臺費用和后期維護費用較高，礦場使用較少。

3.變頻調速器

采油變頻調速電機可通過改變電動機的頻率使抽油機的沖次達到1～9次/分的轉速，由于抽油機在低沖次下的自耗能耗增加，雖然實現了調速但不節能，且單機一次性投入成本很高，維護費用較高，使用壽命較短，在戶外使用管理難度大。

三、抽油機減速裝置的應用

抽油機減速裝置是在抽油機的電機和變速箱之間增加一個二級減速裝置，該裝置由一個軸承支座和兩個不同直徑的皮帶輪組成，兩個皮帶輪通過通軸和軸承固定在軸承座上，軸承支座通過螺栓固定在抽油機底座上，大皮帶輪通過皮帶與電機連接，小皮帶輪與抽油機變速箱上的輸入軸相連接。

詳見附圖1：

工作原理如下：

電機的高速旋轉經皮帶輪1通過小皮帶輪3傳遞給該裝置大皮帶輪2，大皮帶輪2通過通軸將傳遞到減速器小皮帶輪4，從而怎大了小皮帶輪4的扭矩。通過皮帶5將轉速傳遞給抽油機的輸入軸。還可以通過調整電機皮帶輪的大小，可實現有極變速，則可大幅度降低抽油井的沖次。現場一般可以使抽油機的沖次達到2次/分。

四、抽油機節能減速裝置現場應用情況

抽油機節能減速裝置在中原油田各采油廠推廣應用約188臺，在日產液量相對不變的條件下，平均沖次由4.0次/分，下降到2.0次/分，平均電流從25.6A下降到18.3A，從而達到調速和節能。平均機采效率從11.5%上升到19.8%，由于沖次的降低，使抽油機管桿所受的交變負荷和沖擊載荷大大降低。使有桿抽油井檢泵周期大大延長。

[1]朱杰腐蝕與防護南充1999.6月.

[2]朱杰等石油礦場機械蘭州2004.6月.

[3]朱杰河南石油南陽2003.4月.

[4]朱杰斷塊油氣田濮陽1998.4月.