探討抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù)

1、<p>　　探討抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù)</p><p>　　摘 要：節(jié)能生產(chǎn)是保護(hù)環(huán)境及提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑，隨著我國(guó)對(duì)石油能源需求量的不斷增加，有效降低抽油機(jī)能耗已經(jīng)成為提高石油開(kāi)采率及油田企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑，因此要在充分了解油田地質(zhì)狀況及抽油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)后，采用科學(xué)的節(jié)能技術(shù)對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行改造。本文對(duì)影響抽油機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能生產(chǎn)的因素進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上詳細(xì)探討了幾種常見(jiàn)的抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)，包括對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行

2、變頻節(jié)能改造，氣錨及電容補(bǔ)償柜節(jié)能技術(shù)，應(yīng)用大傳動(dòng)比油田抽油機(jī)及智能化空抽控制裝置。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：抽油機(jī) 油田 節(jié)能技術(shù) </p><p>　　在開(kāi)采石油資源的過(guò)程中需要使用到大量的專業(yè)設(shè)備，其中抽油機(jī)是一種不可或缺的設(shè)備[1]。抽油機(jī)高耗能問(wèn)題是阻礙抽油效率及油田開(kāi)采水平實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提高的重要原因，因此要重視運(yùn)用合理的節(jié)能技術(shù)對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行優(yōu)化。本文結(jié)合筆者的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)

3、與抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)相關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行了分析，旨在降低抽油機(jī)能耗及提高抽油效率。 </p><p>　　一、影響抽油機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能生產(chǎn)的因素 </p><p>　　在利用抽油機(jī)抽取石油時(shí)普遍存在能耗較高的問(wèn)題，就目前的情況來(lái)看導(dǎo)致抽油機(jī)能耗高及阻礙節(jié)能生產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)的因素主要包括以下三種：（1）耗能較大，但生產(chǎn)效率不高。在采油時(shí)應(yīng)用抽油機(jī)的目的是為油層補(bǔ)充能量，保證可以順利舉升原油及確保原油達(dá)到井口。目

4、前新疆地區(qū)的抽油機(jī)井在石油鉆井中所占的比例已超過(guò)70%，筆者發(fā)現(xiàn)利用抽油機(jī)采收原油時(shí)，鉆井現(xiàn)場(chǎng)的耗電量將會(huì)增加1/4，能耗巨大；但由于抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)較為特殊，在傳遞能量時(shí)約有70%的電能會(huì)被損耗掉，實(shí)際抽油時(shí)可以利用的能量較少[2]。（2）空抽問(wèn)題普遍存在。在選擇抽油泵時(shí)通常將抽取量的最大值作為依據(jù)，并在此基礎(chǔ)上留下設(shè)計(jì)余量；抽取原油時(shí)，油儲(chǔ)量會(huì)不斷變少，且油面也會(huì)隨著儲(chǔ)量的減少而下降，因此抽油泵實(shí)際的充滿度會(huì)逐漸不足，并由此導(dǎo)致空抽現(xiàn)象

5、的發(fā)生；空抽出現(xiàn)后會(huì)造成電能被嚴(yán)重浪費(fèi)。（3）設(shè)備老化，新度系數(shù)偏低。如抽油機(jī)當(dāng)中的設(shè)備老化現(xiàn)象嚴(yán)重，且各個(gè)部件之間嚴(yán)重磨損，則不但會(huì)引起耗能高的問(wèn)題，還容易造成安全事故。 </p><p>　　二、抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù)分析 </p><p>　　1.對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能改造 </p><p>　　電動(dòng)機(jī)是抽油機(jī)當(dāng)中的重要組成部分，由于電動(dòng)機(jī)的能耗量較大，因此可以采用變

6、頻技術(shù)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。在設(shè)計(jì)變頻式電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)從電磁設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手：（1）電磁設(shè)計(jì)。優(yōu)化電磁設(shè)計(jì)的主要目的在于提高電動(dòng)機(jī)適應(yīng)非正弦波供電電源的能力，設(shè)計(jì)方式如下：首先，應(yīng)盡量將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻及定子電阻減小，以便能夠使基波銅耗率得以降低。其次，根據(jù)電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況適當(dāng)增加電感，以便可以有效減少電流高次諧波的產(chǎn)生，同時(shí)確保漏抗大小與電動(dòng)機(jī)調(diào)速阻抗范圍相匹配。第三，采用不飽和設(shè)計(jì)的方法改造主磁路，避免在高次諧波出現(xiàn)

7、的情況下導(dǎo)致磁路飽和度過(guò)大[3]。（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)變頻式電動(dòng)機(jī)的過(guò)程中應(yīng)注意減少冷卻、振動(dòng)等所產(chǎn)生的能耗，首先，可以利用獨(dú)立電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)散熱風(fēng)扇，從而起到強(qiáng)迫冷卻的效果；其次，應(yīng)在保證電動(dòng)機(jī)整體剛性及構(gòu)件剛性的基礎(chǔ)上，盡量提升電動(dòng)機(jī)工作頻率，以便可以減少共振現(xiàn)象及降低噪聲；第三，如電動(dòng)機(jī)的容量在160KW以上，則可在軸承上安裝適合的絕緣構(gòu)件，以避免因軸電流過(guò)大而導(dǎo)致軸承受損；如電動(dòng)機(jī)具有恒定的功率，且轉(zhuǎn)速在3000/min以上，則可

8、將潤(rùn)滑脂涂于軸承表面，以避免軸承溫度過(guò)高及減少磨</p><p>　　新疆某油田采用以上變頻技術(shù)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造后，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速得以降低，同時(shí)有效延長(zhǎng)了完成一個(gè)沖程所需的時(shí)間，節(jié)電量為15%～35%。此外，由于變頻式電動(dòng)機(jī)可以根據(jù)沖程提升及下降實(shí)際情況對(duì)自身的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，因此可以確?？焖偬嵘奥傧路庞蜅U，如此一來(lái)不但可以節(jié)省電能，同時(shí)還能夠在抽油過(guò)程中對(duì)油水比例進(jìn)行有效調(diào)整?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)后發(fā)現(xiàn)變頻式抽油機(jī)井的產(chǎn)

9、油量比工頻運(yùn)行式抽油機(jī)井的產(chǎn)量高30%左右。 </p><p>　　2.氣錨及電容補(bǔ)償柜節(jié)能技術(shù) </p><p>　　氣錨的作用是減少泵筒中進(jìn)入的氣體，使泵的充滿度得以提高，從而為抽油機(jī)系統(tǒng)效率及泵效的改善提供保障[4]。為了提高氣錨分離油氣的能力，則可以通過(guò)調(diào)整杯數(shù)對(duì)氣錨中液孔流出的液量進(jìn)行控制，以便為液體與氣體的分離提供充足的時(shí)間。另外，應(yīng)根據(jù)油層實(shí)際情況對(duì)進(jìn)液孔的直徑進(jìn)行精確的計(jì)算

10、，以保證氣錨當(dāng)中的氣、液流量比得到有效控制，從而有效提高泵效。在新疆某油田中利用以上技術(shù)對(duì)氣錨裝置進(jìn)行了優(yōu)化，經(jīng)節(jié)能改造后，抽油機(jī)系統(tǒng)效率約提高了5.5%左右，泵效則提高了10%～20%。此外，噸位百米的電能損耗由1.18kW?h降低至0.87kW?h。 </p><p>　　除了對(duì)氣錨進(jìn)行節(jié)能改造之外，還可以通過(guò)設(shè)置電容無(wú)功補(bǔ)償控制柜來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。目前我國(guó)常見(jiàn)的控制柜主要分為兩種，即動(dòng)態(tài)控制柜與靜態(tài)控制柜。靜態(tài)控

11、制柜具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，只需要將一組電容器并聯(lián)在電動(dòng)機(jī)的輸入端即可；在安裝動(dòng)態(tài)控制柜時(shí)，不但需要將電容器并聯(lián)到電動(dòng)機(jī)當(dāng)中，同時(shí)還要安裝微處理器，以便能夠根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載變化情況對(duì)電容進(jìn)行有效調(diào)整。目前新疆油田采用的控制柜主要為靜態(tài)控制柜，實(shí)踐證明采用靜態(tài)控制柜之后，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)及供電質(zhì)量均得到了顯著性提高。 </p><p>　　3.大傳動(dòng)比油田抽油機(jī)及智能化空抽控制裝置的應(yīng)用 </p><

12、p>　　目前新疆油田中低產(chǎn)井每天的產(chǎn)液量為2t～4t，空抽現(xiàn)象較為嚴(yán)重，為了減少空抽及降低能耗，則可以在油田中應(yīng)用傳動(dòng)比較大的抽油機(jī)或智能化空抽控制裝置。大傳動(dòng)比型油田抽油機(jī)采用的減速器為三級(jí)傳動(dòng)，而常規(guī)抽油機(jī)一般為二級(jí)傳動(dòng)；相對(duì)于二級(jí)傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，三級(jí)傳動(dòng)能夠使減速裝置的傳動(dòng)比得以增大，因此可以有效減少?zèng)_程。大傳動(dòng)比型抽油機(jī)的一般沖程為2次/min。在新疆油田中應(yīng)用此類(lèi)抽油機(jī)后，系統(tǒng)平均效率由原來(lái)的11.24%提高到了25.18%。

13、目前HNW2800-FD空抽控制器在我國(guó)油田中應(yīng)用的頻率較高，HNW2800-FD控制器能夠?qū)Τ橛蜋C(jī)抽油時(shí)的相位角、電壓及電力進(jìn)行檢測(cè)，并可以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果計(jì)算出無(wú)功功率及有功功率。另外，當(dāng)抽油機(jī)的下行電流或上行電流發(fā)生變化時(shí)，控制器可以根據(jù)卸載及加載過(guò)程描述加載及卸載與電流之間的變化曲線。當(dāng)?shù)玫阶兓€時(shí)，便可以對(duì)電流或抽油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，以減少電能損耗。在新疆油田某抽油機(jī)井安裝HNW2800-FD控制器之后，該油井的動(dòng)液面波動(dòng)頻率

14、顯著減少，機(jī)井產(chǎn)液量逐漸趨于平穩(wěn)，大幅度縮短了生產(chǎn)周期，且有效降低了電能損耗，可減少約45%的用電量。 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　綜上所述，抽油機(jī)具有耗能高的特征，為了能夠降低抽油機(jī)的能耗及實(shí)現(xiàn)節(jié)能，則應(yīng)注意利用多種節(jié)能技術(shù)對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行改造，并注意采用科學(xué)的方法管理抽油機(jī)，對(duì)沖程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以便可以有效減少無(wú)效做功。此外，還

15、應(yīng)根據(jù)油井的實(shí)際儲(chǔ)量及地質(zhì)條件優(yōu)化選擇電動(dòng)機(jī)，從而使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能耗得以減少。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]冉衛(wèi)東.葡萄花油田抽油機(jī)用節(jié)能電動(dòng)機(jī)評(píng)價(jià)及適應(yīng)性探討[J].石油石化節(jié)能，2012，（4）：35-36. </p><p>　　[2]滕明燕，孫文磊，何連英，張冬芹.虛擬裝配技術(shù)在節(jié)能抽油

16、機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].機(jī)床與液壓，2011，39（9）：126-128. </p><p>　　[3]龍文第.對(duì)于抽油機(jī)節(jié)能的電控裝置及其節(jié)能原理的探討[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2013，（8）：94. </p><p>　　[4]丁代淑.石西油田雙驢頭游梁平衡前置型抽油機(jī)節(jié)能機(jī)理和節(jié)能方法研究[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，33（15）：51. </p><