節能降耗技術在機械采油中的應用

張 濤 董蘭玉

（玉門油田公司 老君廟采油廠，酒泉 735200）

石油資源是工業發展必不可少的戰略資源，為了提高石油產量，我國一直采用機械采油的方式進行石油開采。在實踐生產中，人們發現，雖然機械采油的采油效率比較高，但是能耗也隨之升高，這就導致石油開采的成本居高不下。近年來，隨著綠色開采理念的普及，節能降耗技術在降低石油開采成本中起著越來越重要的作用，加強節能降耗技術在石油開采中的應用，不僅在微觀層面有效地維護了石油企業的利益，也從戰略上維護了國家的能源安全。

1 機械采油的能耗分析

機械采油的過程就是將電能轉化為機械能，而采油設備中的大部分都屬于電氣設備，因此能耗主要指對電能的消耗。從國家采油設備的裝機總量來看，雖然機械采油系統只占采油總設備數量的三分之一，但是用電量占總用電量的二分之一。由此可以看出，機械采油的能耗問題是非常值得研究的。由于節能降耗設備在我國采油行業中沒有得到很好的應用，設備更新率不足，導致單位能源產品產量的能耗水平還是比較高。

2 幾種節能降耗技術的應用

隨著國家綠色能源政策的出臺和國家對能源結構的不斷調整，近年來，在能源革命和環保節能思想的影響下，一批油氣開采方面的新型節能技術企業誕生，其推出的節能降耗技術在油氣開采行業中也逐漸得到應用，這里介紹幾種主流的應用技術。

2.1 螺桿泵采油技術

傳統的采油方式是使用抽油機進行采油作業，抽油機的體積比較大，油耗高，價格不菲，污染較大，更多的采油企業已經開始淘汰這種落后的系統。而螺桿泵采油技術具有體積小、價格低廉、維護簡單、效率高產、使用方便和污染少的特點，在機械采油行業中得到廣泛應用，前景看好。

螺桿泵的工作方式是可調節的，其結構構成是，通過螺桿與襯套組成一個嚴密的封閉式密封腔體，在抽取石油的過程中，操作人員可根據地下油層的供油能力來設定轉子的速度，使其運行符合開采需求，從而達到降低用電量的目的。根據實踐反饋數據，該設備開采同等容量的石油，耗電量只有傳統抽油機的2/3，這樣就有效降低了開采成本。

螺桿泵比較適合稠油、含砂量高和含氣量較高的油井的開采。對于傳統抽油機來說，在這樣的條件下進行開采，容易造成井口氣鎖問題，而螺桿泵的攜砂性能較好，不會泄露原油，這就使得該技術的適用性大大增強，更容易被采油企業所接受。

2.2 間歇采油技術

油氣資源的分布不均勻導致了油井油氣資源存儲的不均衡，這就要求在開采石油資源的過程中，必須視情況采取不同的開采技術。對于產量較低的油井，為保證開采工作的順利推進，避免對油氣資源造成較大浪費，人們研發出一種新型的開采技術，即間歇式開采技術。這種技術又分為兩種：活動式螺桿泵間歇采油技術和提撈采油技術。

2.2.1 活動式螺桿泵間歇采油技術

該技術的優點是可以減少原油輸送環節，避免傳統抽油機復雜的油氣輸送處理環節，降低了耗電量。該技術的具體實施過程為：在井下通過萬向聯軸節與螺桿泵的井口驅動部分相連，在井上使用拖拉機動力將原油從井下吸取傳送到油罐車油罐中，油罐車直接將原油送至油品處理基站進行處理，通過聯動操作，大大簡化了采油程序，提高了采油效率，降低能源消耗。

2.2.2 提撈采油技術

抽油機由于自身的缺陷，運行時的費用消耗環節較多，如電費、藥劑費、洗井費和作業成本費用等，這些費用造成抽油機的運行成本很高，而提撈采油機不存在電費和藥劑費用，綜合運行成本也遠低于抽油機，這就減少了提撈技術的普及阻力。同時，提撈采油技術不需要專門配備電力設備和輸油管線等其他井用設備，這使得開采成本大大降低，縮短了投資成本的回收期限。

由于石油是不可再生資源，一些油井進入開發后期以后，油氣資源逐漸枯竭，在這種情況下，再次使用復雜的采油設備會導致采油成本超出預期收益。出于降低生產成本，節約開發資源的考慮，在油田的后期開發中，提撈采油技術得到了大量的采用。

2.3 抽油機井上的節能改造

控制機械采油中的能耗，除了采用新技術以外，對原有抽油機進行技術配套也是一種可行的方法。在實際生產實踐中，可以通過給抽油機加裝節能設備的方式達到降低能耗的目的。

節能抽油機的改造和裝備。由于抽油機是機械采油的主要設備，因此應將抽油機節能改造作為首要的實現目標。長期以來，我國在機械采油方面采用的都是一種叫游梁式抽油機的設備，該抽油機設備結構較為簡單，可靠性高，但是在能耗方面存在明顯的不足，我國科研人員經過對該抽油機長期的摸索改造，開發出幾種新型的節能型抽油機：雙驢頭型和偏輪型抽油機。這三種抽油機在繼承游梁式抽油機優勢的基礎上，彌補了其在節能降耗方面的不足，推動了節能降耗技術在該系統中的進步和創新。

2.3.1 雙驢頭型抽油機

該型抽油機的科學依據是，原有抽油機的四連桿結構表現出扭矩的變化與正弦的規律相同，因此在改造實踐中，科研人員以減少靜扭矩變化程度為目標，將游梁后臂的設計形狀改變為圓弧形，再在游梁與橫梁之間增加銜接部件，通過優化傳統抽油機的四連桿結構，真正實現了降低能耗的目的。

2.3.2 偏輪型抽油機

為了實現節能降耗，研發人員以實現降低電動機額定功率為著力點，通過摸索思考，發現抽油機的四連桿結構如果改造成六桿結構，將能更好地提高抽油機的能耗平衡性能。結合游梁式抽油機的技術基礎，科研人員在抽油機的后端增加兩根桿件，把抽油機后端、連桿鉸接成六桿結構，這一創新降低了輸出扭矩的數值，達到了節能降耗的目的。

以上兩種改良型抽油機彌補了原有抽油機在節能降耗方面的缺點，提高了傳統抽油機的工作效率，有效地利用了舊有資源，避免了購買新設備所花費的大量資金，切實降低了油井開采成本，使得傳統抽油機得到更全面的開發和革新。

3 結語

隨著石油資源儲量的不斷減少，石油資源的開采難度越來越高，相比西方發達國家，我國石油企業在單位開采收益上的能耗仍然較大，這就要求石油企業應從維護國家能源安全的角度出發，一方面重視節能降耗技術在企業日常運營中的必要性，加大對節能降耗技術的研發和在石油開采中的應用，另一方面應加強與國外先進企業的交流合作，吸收先進的管理經驗和節能降耗技術，提高在激烈競爭環境中的贏利能力。