抽油機(jī)節(jié)能減速裝置研制背景及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

劉建文 張晶晶 劉安衛(wèi) 王海旺（中原油田采油三廠 河南濮陽 457001）

一、沖次對(duì)有桿抽油井生產(chǎn)效果的影響

沖次是有桿抽油井生產(chǎn)中的重要參數(shù)之一，如果有桿抽油井在一個(gè)相對(duì)較高的沖次下運(yùn)行，會(huì)帶來如下負(fù)效應(yīng)：

1.有桿抽油井在較高的沖次下運(yùn)行，會(huì)大大改變生產(chǎn)管柱內(nèi)的物化環(huán)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(dòng)偏磨機(jī)率，有桿抽油井抽油泵后塞運(yùn)動(dòng)置后于驢頭懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，即它們二者存在一個(gè)位移差，如果因懸點(diǎn)的平均速度增大，位移差增大，造成抽油桿在生產(chǎn)管柱內(nèi)積存，形成抽油桿在生產(chǎn)管柱內(nèi)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(jī)采系統(tǒng)效率降低。當(dāng)抽油桿在高沖次下運(yùn)行，造成進(jìn)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(jī)運(yùn)行過程中，輸入電機(jī)的能量在75%左右被地面和地下設(shè)備磨損損耗掉，如果沖次相對(duì)較高，抽油設(shè)備磨損的次數(shù)增加，抽油機(jī)所受的慣性載荷較大，抽油機(jī)耗能增加，其結(jié)果會(huì)使機(jī)采效率大幅度降低[3]。

4.高沖次下，會(huì)造成油管絲扣刺漏的機(jī)率增加，有桿抽油井驢頭懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)簡諧振動(dòng)，抽油泵活塞的運(yùn)動(dòng)也是簡諧振動(dòng)，這就造成生產(chǎn)管柱內(nèi)的流體是一個(gè)超重和失重的過程，因此在生產(chǎn)管柱內(nèi)產(chǎn)生氣段的井管，氣體發(fā)生彈性伸縮，最終形成油管絲扣刺漏的機(jī)率增大[4]。

二、目前為了使有桿抽油機(jī)沖次降低受成本等因素的影響工藝技術(shù)受一定的局限性。

目前，應(yīng)用降低有桿抽油井沖次的方法大致分為兩類。一類是機(jī)械調(diào)速。另一類是電機(jī)調(diào)速。

1.機(jī)械調(diào)速是通過調(diào)整電機(jī)皮帶輪直徑。可以實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)所需要的參數(shù)，但當(dāng)電機(jī)的皮帶輪直徑小于160mm時(shí)，就會(huì)造成皮帶輪和皮帶之間因包角太小，使抽油機(jī)的皮帶與皮帶輪之間摩擦力變小，易發(fā)生皮帶打滑和燒皮帶現(xiàn)象，增加勞動(dòng)強(qiáng)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(shù)調(diào)整的需要。

2.電機(jī)調(diào)速一般使用高級(jí)數(shù)電機(jī)

目前使用的高級(jí)數(shù)電機(jī)來調(diào)整抽油機(jī)的轉(zhuǎn)速，一般選用特制16級(jí)電機(jī)。可通過高（8級(jí)）中（12級(jí)）低（16級(jí)）三個(gè)檔來改變電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)。但高級(jí)數(shù)電機(jī)的制造工藝高，單臺(tái)費(fèi)用和后期維護(hù)費(fèi)用較高，礦場(chǎng)使用較少。

3.變頻調(diào)速器

采油變頻調(diào)速電機(jī)可通過改變電動(dòng)機(jī)的頻率使抽油機(jī)的沖次達(dá)到1～9次/分的轉(zhuǎn)速，由于抽油機(jī)在低沖次下的自耗能耗增加，雖然實(shí)現(xiàn)了調(diào)速但不節(jié)能，且單機(jī)一次性投入成本很高，維護(hù)費(fèi)用較高，使用壽命較短，在戶外使用管理難度大。

三、抽油機(jī)減速裝置的應(yīng)用

抽油機(jī)減速裝置是在抽油機(jī)的電機(jī)和變速箱之間增加一個(gè)二級(jí)減速裝置，該裝置由一個(gè)軸承支座和兩個(gè)不同直徑的皮帶輪組成，兩個(gè)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(jī)底座上，大皮帶輪通過皮帶與電機(jī)連接，小皮帶輪與抽油機(jī)變速箱上的輸入軸相連接。

詳見附圖1：

工作原理如下：

電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)經(jīng)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(zhuǎn)速傳遞給抽油機(jī)的輸入軸。還可以通過調(diào)整電機(jī)皮帶輪的大小，可實(shí)現(xiàn)有極變速，則可大幅度降低抽油井的沖次。現(xiàn)場(chǎng)一般可以使抽油機(jī)的沖次達(dá)到2次/分。

四、抽油機(jī)節(jié)能減速裝置現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

抽油機(jī)節(jié)能減速裝置在中原油田各采油廠推廣應(yīng)用約188臺(tái)，在日產(chǎn)液量相對(duì)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(dá)到調(diào)速和節(jié)能。平均機(jī)采效率從11.5%上升到19.8%，由于沖次的降低，使抽油機(jī)管桿所受的交變負(fù)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(hù)南充1999.6月.

[2]朱杰等石油礦場(chǎng)機(jī)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.