抽油機節能技術淺析

霍焱

摘 要? 抽油機，是開采石油的一種機器設備，俗稱“磕頭機”。抽油機已成為國內外油田主要的采油設備，但隨著設備長時間運行，設備存在老化的情況，導致抽油機能耗大、電能利用率低、后期維護費用高。根據抽油機運行的技術原理，通過加裝智能化的傳感器，對抽油機的運行參數進行實時采集和分析，以便對潛在故障提前預判和處理，從而實現抽油機的能耗分析和節能改進。

關鍵詞? 抽油機;節能;變頻控制;間抽控制

1引言

作為全國的大型油氣田之一，大慶油田的抽油機數量非常龐大，其中抽油機占總機采井的數量約為83%，抽油機井的耗電量每年約合500億度電。受能量轉換、工況環境、地質環境等因素，抽油機的系統運行效率較低，在機械傳遞過程中會產生很大的能量損失。通過技術手段，如可將抽油機系統運行效率提高6%到12%，即可以節約大量的用電成本，同時還可緩解供電緊張的情況，具有很大的經濟效益和社會效益。

2抽油機系統能量損失原因

2.1能量損失因素

抽油機系統運行的是原理是電機的電能轉換為機械能，受相關因素影響，機械能在傳遞過程中發生損耗，能量逐漸降低，具體造成損失的考慮為以下六個方面：一是電機運轉造成的能量損失，主要是機械損失和熱損失;二是皮帶傳動部件運轉過程中產生的能力損失，主要是摩擦損失，也就是皮帶損失;三是減速箱內部器件運轉，由于摩擦而造成的能量損失，簡稱減速箱能量損失;四是連桿裝置部件在運轉過程中，產生的能量損失，主要是由軸承摩擦、鋼絲繩變形造成的，統稱為四連桿能量損失;五是指抽油桿在運行時，由于磨損、震動等原因，造成的能量損失，可以理解為抽油桿能量損失;六是抽油泵工作中，由于內部器件老化故障等原因，產生的能量損失，也稱為抽油泵機械能量損失。

2.2泵下動液面因素

大慶油田開采多年，油層性質導致地層滲流能力變差，低產井的數量逐漸增多。通常情況下，抽油機是按照單井的最大化抽取量來設計的，因此在動液面不足，仍然采取正常的最大抽取量來運行，勢必出現“大馬拉小車”的情況，形成很低的泵效，這樣會造成大量的電能浪費。

3抽油機節能控制技術

3.1采用變頻節能控制裝置

在抽油機設備的供電端，安裝變頻控制裝置，是一種常見的節能技術手段，具有技術投入低、使用方便的特點，也因此得到了普遍應用。根據電機交變工作的特點，節能控制器利用內嵌的程序驅動電機工作，將采集到的參數進行運算和處理后，自動調整抽油機運行狀態，改變光桿的運動頻次，實現上、下沖程的平穩轉換。變頻控制器內置放電反饋電路，具有電容補償功能，可節約一部分電能消耗。同時，變頻控制器可根據動液面情況，由固定運行調整為自適應的可變運行姿態，提高泵充滿系數及排量系數，動態調節驢頭的沖程次數和上、下沖程的速度，起到節電的效果。隨著機電一體化、電子信息技術的不斷發展，變頻節能控制器的性能將進一步擴展提升，節能效果也會越來越好，在抽油機節能裝置改造上將會得到大力推廣。

3.2采用智能間抽控制系統

智能間抽控制系統主要包括三種設備，一是監測驢頭運行狀態的角位移傳感器，二是監測光桿受力的載荷傳感器，三是用于控制抽油機間歇抽油的RTU數據采集與控制箱。井場抽油機智能間抽設備，安裝示意圖見圖1。

間抽RTU控制箱包括示功圖和動液面采集機構和間抽智能控制機構。通過載荷位移傳感器，監測游梁的轉動角度和驢頭的運行狀態，判斷光桿運行的上下死點。通過載荷、角位移位移傳感器和動液面傳感器采集示功圖和液面深度，并將采集數據傳輸至間抽RTU控制箱，與間抽RTU控制箱內存儲器內存儲的泵深數據相比較，當液面在正常范圍內，抽油機正常啟動連續采油，當動液面嚴重不足時，控制抽油機停止在安全位置;隨著井下情況的變化，在一定的周期內，井下液面恢復到一定的高度時，間抽RTU控制器再次啟動抽油機，有效避免了“空抽”情況，達到節能降耗的目的。

4結語

抽油機的運行效率，涉及能量轉換、能量損失、工作環境、地質情況等諸多復雜因素，只有通過對設備運行參數和生產數據的綜合分析，方能找到制約提升系統運轉效率的要因，制定優化方案，本文僅淺談了通過采用變頻節能控制裝置和智能間抽控制系統兩種技術手段，實現提升系統運行效率，相信未來隨著采油技術、機械技術、電子技術的成熟融合，會有更有效、更便捷的技術，來解決對抽油機的節能消耗問題。

參考文獻

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