油田抽油機節能器的設計思路

夏永平

摘要：在石油開采中，電費支出占生產的成本的大部分。因此，抽油機的節能降耗顯得更為重要，油田抽油機節能器的設計在很大程度上為油田的采油提供了方便，達到了節能降耗、低碳環保、維護簡單、性價比高等要求，解決了在油田采油過程中采油機空抽、低效等問題，對降低采油機機械磨損、延長采油機械設備的使用壽命有重要的現實意義。

關鍵詞：抽油機;節能器;設計思路

前言：抽油機作為油田企業主要的生產設備，占企業用電量的比重相對較大，在國家日漸提倡重視節能環保的新時代下，通過對抽油機設備進行節能器設計改造達到降低用電消耗的效果，不僅能為企業創造較好的經濟效益，更能實現良好的社會效益，本文就抽油機節能器的設計思路進行簡要探討。

1.抽油機的節能控制方式

抽油機的節能控制主要分為幾個方面，由于梁式抽油機的運行狀況不是恒轉速狀態，其在運行過程中的狀態在上沖程時，電動機處于耗能狀態;而在下沖程時，電動機則處于發電狀態;在使用變頻器時，為了使變頻器能夠正常持續運行，就需要將電動機發出來的電能開釋掉;一種方式是外加制動單元和制動電阻，把電能消耗在電阻上;另一種方式是采用回饋制動方式，將電能回饋到原電網，而回饋制動方式，是油田實現節能最大化的方式。

2.抽油機的最佳節能工作模式

在中低粘度原油，高含水量的開采油井條件下，抽油機的最佳工作方式為“慢上快下”、“慢上”有利于提升抽油泵的布滿程度，有利于提升每一沖次的排液量，同時“慢上”能有效減小懸點的附加動載荷，從而減小沖程損失，改善采油設備的工作條件，延長設備的使用壽命。“快下”有利于抽油泵固定閥的及時封閉，提升泵效，節省時間，提高單位時間的采油量;對于高產井、高含水井，可通過頻率上調來適當增加沖次，以實現“快上快下”增加產液量;對于低產井，提高沖次能使排液量不增反降，降低沖次的條件下則排液量反而增加20-30%左右，能很好的降低電能消耗;在不同的工況條件下，選取最恰當的運行參數，確保油井的供采關系平衡，達到增產節能的目的。

3.抽油機節能器的硬件設計思路

抽油機節能器是以單片機為核心的測控設備，硬件系統由溫度測量、油位測量、單片機控制、油位顯示、抽油機驅動控制以及數據存儲六大模塊組成，各大模塊通過電子線路控制固態繼電器進行斬波調壓，實現參數測量、油位計算、實時數據存儲和抽油機控制，控制固態繼電器滿載完全導通時是全壓運行，單片機控制模塊接收采集的數據參數，并對數據進行具體計算，對抽油機進行實時控制，是整個系統的核心;為降低和避免因環境溫度而帶來的測量偏差，首先檢測環境溫度，再通過計算來消除偏差;油位數據的存儲用于分析本油井和所在區塊的油位變化情況，為油井堵水、調剖選井提供決策依據;電流和電壓傳感器把測得的電流值和電壓值信號放大發出脈沖送給信號調理模塊，信號調理模塊對脈沖進行整形、濾波，最后送到電子控制器參與控制。

4.抽油機節能器的軟件設計思路

油田抽油機節能器的系統軟件是專用的應用程序，將信號控制在抽油機節能器的系統硬件中，配合硬件結構實現數據的處理和應用，軟件系統的設計需要涵蓋并完成發射脈沖信號、溫度測試、輸出顯示及抽油機的工作狀態的控制，采用單精度形式的油位數據存儲，信號處理根據傳感器安裝的位置就確定油位高低，由于油位形成的過程緩慢，為更好的提高抽油機的精準度，采集數據要求一分鐘左右存儲一次，各種數據的收集與分析為節能器的控制提供依據，實現抽油機的軟起動、軟停車和調速運行等過程控制。

5.PMD變頻器在抽油機中的運用

由于井下儲油量的變化不定，在測量不能滿足抽油機滿負荷運行的情況下，可以通過采用變頻器降低抽油機的沖飲，根據不同油井油量的多少來設定速度，既可以減少向井下注水的方式，又能滿足油井持續不斷的抽油，減少因頻繁注水和抽油機不能滿負荷運行而多余消耗的電能，同時還能延長抽油機、油管、油桿的使用壽命，具有較強的經濟效益;PMD變頻器啟動電流小、速度平穩、對電網沖擊小，能夠據油井的液位、壓力確定抽油機的沖次、速度和產液量，實現上下沖次速度任意調節和閉環控制運行，能有效降低能耗;且可配置無線通訊模塊，用于無縫對接油田數字化系統，全自動設計，可任意控制抽油速度，適用不同地域、不同結構的油井。

6.做好抽油設備的維護管理

隨著油田開采生產規模的逐漸擴大，尤其要做好抽油機等相關設備的日常維護保養，通過建立健全相關的保養機制，一要定期檢查設備功能狀態是否良好，設備操作人員的安全教育和安全措施落實情況;二要檢查管理人員履行職責的情況;三要檢查作業人員是否按技術標準和操作規程進行設備操作;四要檢查設備的安全質量管理，到期的、已損壞的和定期試用中檢查不合格的設備一律要強制報廢并破壞至不能使用，落實設備的檢修管理標準化制度，對使用設備需要的維修、驗收記錄做出具體詳細的規定，做到有據可查，責任落實，為抽油設備的正常運行創造有利前提。

結束語：

通過結合油田企業自身生產實際出發，通過技術手段對抽油機進行節能器設計改造，在保持原有生產規模的情況下，設計改造后的抽油機設備達到節約電能消耗、減少資源浪費、降低工人勞動量及設備的維護成本需求，更好的實現油田企業的經濟運行和節能增效的目標。

參考文獻：

[1] 劉海成，趙勇 抽油機系統效率分析儀系統的設計《黑龍江工程學院學報》2018，32（3）TP23 47-50頁

[2]金璇 新型節能抽油機的發展趨勢《科學管理》2018，25（5）224頁

[3] 高嵩 油田常用節能抽油機應用分析《設備管理與維修》2018年 第10期 190-192頁