抽油泵節能技術的新構想

(長慶油田分公司機械制造總廠，陜西 西安 710201)

抽油泵節能技術的新構想

張劉富，王新剛，王宗磊

(長慶油田分公司機械制造總廠，陜西 西安 710201)

能源是經濟發展的重要元素，可對經濟發展產生重要的影響。在各種能源當中，石油是一種相當重要的能源，需要對其進行良好的發展利用，實現可持續發展。在石油的采集過程中，抽油泵是一個相當重要的部分，其屬于油田能耗的重要組成部分之一，需要充分合理的降低抽油機的能耗，提升其運行效率，實現對能源的有效利用。本文對抽油機的節能拖動裝置進行了技術的分析；對抽油泵的節能技術進行了分析；另外，對未來發展當中抽油泵的節能技術做出了新構想。

抽油泵；節能；構想

在我國的能源領域當中，石油是一個相當重要的組成部分，可以為我國的經濟發展和人們生活水平發揮巨大的作用。要達到抽油泵的有效節能，可以利用自然界的能源，如風力裝置等，而抽油泵中的雙饋發電就是專門利用風力能源達到節能目的的重要裝備。這一裝置在整體結構當中和常見的感應發電機沒有太大差別，可以實現利用風能裝置來進行有效節能，還不會產生其它的問題。

1 抽油機節能拖動裝置的節能技術

在抽油機的節能拖動裝置原理當中，由于利用了風能發電，因此可以相對傳統的運行節約45%～50%左右的能源，進而對抽油機設備產生一系列的節能影響，比如電、機以及液系統等，最終從根本上取得良好的經濟效益。在抽油機節能拖動裝置的應用過程當中，主要利用拖動裝置來對普通的電機拖動進行取代，可以達到節約電力15%～30%的效果的同時，還可以有效的提升系統自身的效率。在系統設備運行的過程當中，可以更好的防止減速箱的打齒現象，減輕桿當中存在的應力，并且也可以有效的減少停機時間和作業費用，延長設備的使用壽命，最終獲得良好的經濟效益。

2 抽油泵的節能技術

2.1 節能技術原理

在進行技術節能的方面當中，本文主要利用變頻調速技術來實現對抽油機的有效技能方式，利用現代化的計算機控制來實現自動的控制，從而對抽油機的上下沖程實現自動的監測，并且在電機當中所產生的負載實現自動跟蹤的現象，充分的對電機的能量進行有效的控制，提升其有功功率，減少無功消耗，最終實現節能的目的，另外還可以對抽油機的沖程系數和上下沖程速比進行有效的調整，保證其參數正常運行狀態當中提升抽油泵本身的系數，提高抽油泵的生產效率，最終實現增加產量的目標。

2.2 節能技術的可行性計算分析

在對節能技術進行可行性計算的過程當中，需要對電機的節能潛力進行充分的考慮，一部分需要保證節約有功，另外一部分需要在節約無功的情況下最大限度的提升電機功率因數。在節能的過程當中需要充分提升抽油泵的生產效率，可以對排液量進行增加，在抽油泵的角度當中主要是利用對抽油泵的工作沖次和上下的沖程速比來進行有效的實現的，在本文當中根據某個區塊的油田來對實際做出研究，充分利用變頻調速的方式來實現節能增產的效果。

首先需要對工作的沖次實現有效的降低，在該油田當中，機井目前的產量是相對較低的，抽油泵自身的工作效率相對不高，因此可以對工作沖次實現有效的降低，對電機當中的輸入功率進行有效的降低控制，從而達到節約有功的現象，在該油田當中，將沖次把原來的每分鐘6次降低到每分鐘5次，并且對上下的沖程速比進行了調整，從而增加液體進入到抽油泵的時間，對上行下行的頻率也進行了調整，上行調整為32Hz，下行調整為40Hz。在該油田當中的上下沖程都是利用基頻以下的調速，可以稱之為恒轉矩的調速現象。在本文當中主要對上下沖程的扭矩進行研究，上下沖程內部的均方根扭矩Mc用實際變化的扭矩來進行表示，在一定的情況下，均方根的扭矩大小是不變的，因此其中的M也可以當做不變的情況來做出處理。在該油田當中，扭矩的大小在一定的情況下，抽油電機本身的輸入功功率用P來進行表示，轉速用n來進行表示，兩者之間存在著正比的關系。電機的轉速和頻率也是呈現出正比的關系，如果其中的頻率產生了下降的關系，電機當中的輸入功率就會在一定程度上得到降低。

根據上述的表達，調整輸入功率P=KMn，其中K表示的是比例常數，M表示的是轉矩，n表示的是電機的轉速。經過調整之后的輸入功率用P’來進行表示，公式為：P′=工頻的頻率×Psr。

其次，還可以對工作的沖次進行提升，如果當抽油泵本身在低沖次的情況下需要進行一段時間的運行，才可以使得抽油泵當中的供液得到有效的緩解，動液面當中就會產生回升的效果，抽油泵當中的充滿情況就會變得良好，從而提升抽油泵的工作效果，提升抽油泵的生產效率。在這個過程當中需要對抽油泵自身的工作制度作出調整，在提升工作沖次的同時，對抽油泵自身的生產效率作出提升，并且對其中產生的能耗進行較低，降低所產生的資源能量，最終得到提升產量的效果。在節能的過程當中，如果將抽油泵自身的工作效率提升到80%的話，抽油機中的沖次就可以調整到7.5次，并且對上下的沖程速比進行調整。比如上行的頻率調整到50Hz、下行的頻率調整到70Hz的話，上行和下行的時間分別調整為4.5秒和3.5秒。

另外，如果現有階段工作沖次不變的情況下，對上行下行的沖程速比進行調整，也可以實現有效減少能耗的效果。在該油田當中含油量是相當少的，并且油井本身的漏失現象也相對嚴重，因此需要保持原先沖次不變的情況下，對該油田當中的上行下行的沖程時間進行改變，將上行沖程的時間變為4秒，下行沖程的時間改變為6秒。利用對抽油泵當中的電機上下沖程的輸入頻率進行改變來實現有效的節能效果。利用此種方式下的上行沖程頻率升高的情況下，電機自身的轉速就會得到升高，因此電機的額定功率不能超出電機的額定功率，從而在提升電機的輸入功率的同時還可以保證電機不會遭到損壞。根據上述的表達，可以對經過調整之后的上行沖程功率進行有效調整，保證電機自身不會受到損壞，在上沖程功率的增加情況下，對上沖程時間進行減少，保證下沖程的功率降低，保證耗電量不會得到減少。如果抽油泵自身的上行速度比較快的話，游動閥就會得到迅速的關閉，在很大程度上減少抽油泵的漏失情況，提升抽油泵的工作效率。

3 抽油泵的節能新構想

在上文當中對抽油泵的使用方式和原理進行了分析，也就是利用雙饋發電機組來組成大型的發電機裝置，從而實現逐漸向抽油泵來進行電機的驅動效果，從而對由于風力轉換過來的電力進行有效的補充，最終達到節能的目的。在應用抽油泵進行工程應用的過程當中，需要進行以下幾個步驟：

首先需要將抽油泵安裝在室外的曠野當中，捕捉自然風力，將風力資源作為動力的來源，從而達到節能目的，實現可持續化發展。

由于抽油泵屬于一種離散型的設備，在采集石油的過程中需要電力設備對其進行單獨的供電，采用風力發電很大程度上減少了系統的開發難度和費用。

另外，抽油泵屬于一種穩定性相對良好的設備，在容量恰當的配套設備裝置的配合之下，很快會實現投資的回報，帶來良好的經濟效益和社會效益。本文所闡述風力發電裝置進在很大程度上減少對設備的造價，并且還能實現恒壓頻比的供電，對電動機實現有效的驅動，從而在運行方面達到理想的狀態，對系統本身的優化也造成了積極的影響。

抽油泵變頻調速之后通過技術增產的方式，對抽油泵的工作效率進行大幅度提升，從而實現增產節能的效果。如果油田本身的產量提升率按照16.05%計算，平均節電率可達到25.4%，經過計算可以對該油田的經濟情況進行有效的計算。

在增產以及耗電量的費用方面，如果單井的油田平均每天的產量是0.131噸，有效的生產天數按照350天進行計算，則在經過變頻調速改造之后，產值可以達到0.131噸×1800元×350天=82530元。

在設備的消耗方面，可以利用原先的電動機來實現生產，并且還需要購置PLC控制器和單片機。在利用變頻調速的方式下，在設備自身的投資方面是相對較大的，但是可以在很大程度上節約電能的消耗的同時，保證石油的產量，從經濟效益的角度方面來說，經濟的成本消耗回收時間是相對較高的。另外，在電子技術的不斷發展過程當中，變頻器以及單片機等設備價格也趨于不斷下降的狀態。

4 結語

綜上所述，在對石油能源抽油泵的節能過程中，需要在地面設備方面加大對其的挖掘力度，對新興節能產品的研發投入更大的力度。結合當地的實際情況，來擴大節能設備的推廣和應用力度。在未來的研究過程當中，還需要對井下的部分進行充分的研究，充分的加強高效氣錨的研究和應用，從根本上提升抽油機的節能效率。

[1]許善鎮.石油抽油泵節能的新構思[J].上海交通大學學報,1999,33(12):1608-1611.

[2]林日億,孫茂盛,張邵東等.有桿抽油泵沉沒度的優化設計方法[J].石油大學學報（自然科學版）,2005,29(4):87-90.

[3]陳德春,薛建泉,廖建貴等.抽油泵合理沉沒壓力的確定方法[J].石油鉆采工藝,2003,25(5):75-78.

TE933.3

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1671-0711（2017）04（上）-0140-02