抽油机节能技术研究综述

任 涛，张东平

（西安石油大学 陕西 延安 716000）

1 引言

现阶段，我国大多数油田都处于开发的中后期，油井的自喷能力都已经下降或者丧失，这就需要使用一些机械设备对石油进行开采，目前，我国大部分油田都已经开始使用抽油机进行石油开采，其中杆式抽油机有百分之九十以上。而近些年随着稳油控水要求与节能要求的不断高，在油田开采中使用的各种节能型抽油机数量在不断增加。但是我国使用的节能型抽油机的总体运行效率较低，这在一定程度上限制了抽油机的开采量，会影响油田的发展。因此，提高抽油机的节能效果、降低损耗的同时，提高抽油机的运行效率也十分关键。

2 常见的几种抽油机节能技术

随着油田对抽油机的使用数量不断增加，为了提高油田采油率，提高油气化企业的经济效益，对抽油机设备进行适当改进与优化，提高抽油机的节能技术十分重要。特别是随着我国生态文明建设水平的提高，人们节能降耗技术的关注度也越来越高，对抽油机节能技术进行研究分析顺应社会与经济发展需求，是当前研究人员的重要研究方向之一。目前，主要从以下几方面出发达到提高抽油机节能技术的目的。

2.1 改进抽油机的结构

对抽油机本身结构进行优化设计是从根本上提高抽油机的节能技术，通常会对抽油机的四杆机构进行优化设计，同时还会改变抽油机的平衡方式，这样可以改变抽油机的曲柄轴净扭矩曲线形状与大小，减小负扭矩，确保扭矩的波动处于平缓状态。这样设计的主要目的是降低抽油机的周期载荷系数，进而提高抽油机电动机的工作效率，最终实现节能降耗的目的。这种节能方法在很多节能抽油机中都有所应用，例如美国CMI公司研究的TORQMASTER异相型抽油机、美国Lufilin公司开发的MARK-Ⅱ型前置式抽油机以及上世纪八十年代我国油田中使用的偏置式节能抽油机与双驴头节能抽油机都应用了这种节能技术。另外，还有偏轮式抽油机、下偏杠铃式抽油机、摆杆式抽油机以及摩擦转向式抽油机等也采用的是这种节能方法实现抽油机节能目的。

2.2 使用节能驱动设备

抽油机中主要的驱动设备就是电动机，为了提高抽油机的运行效率，同时降低抽油机的运行功耗，使用节能电动机作为驱动设备是重要手段之一。在选择节能驱动设备时，要从电动机本身的特性出发，特别是对一些新型电动机必须对其基本性能有所了解，保证电动机与油田油井的井况相适应，这样才能有效提高抽油机电动机的功率因素与运行效率。例如，在抽油机中使用高转差率电动机或者超高转差率电动机代替传统电动机就可以大大提高抽油机的运行效率与采油率，对提高油气化企业经济收益也有帮助。

2.3 其他抽油机节能技术厂开发了双驴头节能抽油机

除了上述最常用的节能技术外，在抽油机中应用的技能技术还包括以下几个：（1）在抽油机中直接使用节能控制装置，例如DSC系列抽油机中的多功能程控装置与间抽定时控制装置等都能够达到节能目的。（2）使用节能元部件，比如有的节能抽油机中安装的同步带传动与窄V型带传动等。（3）对抽油机的“三抽”系统部件进行改机，可以使用抽油杆导向器、空心抽油杆以及减振式悬绳器等部件可以有效提高三抽系统的工作效率，从而实现节能降耗的目的。（4）使用高效节能泵，可以有效提高泵效，达到节能目的。

3 节能电动机在抽油机中的应用

3.1 传统电动机在抽油机应用中存在的问题

目前在抽油机中应用的电动机节能技术主要应用在抽油机的地面部分，节能电动机的主要作用是改善抽油机结构与拖动装置的性能。其中游梁式抽油机的惯性矩较大，在运行工作时，需要带载启动，因此，游梁式抽油机的启动比较困难。为了确保抽油机顺利启动，必须使用额定功率较大的电动机来拖动，这就会造成较大的功率损耗。除此之外，抽油机的载荷是具有冲击性的交变载荷，要确保电动机可以对抽油机进行稳定拖动，必须保证电动机具有一定的过载能力，这也需要按照抽油机的最大扭矩来选择点哦顶级，而抽油机本身需要的功率不大。并且为了防止出现异常工况使电动机烧毁，在选择抽油机电动机时，也会有意识得选择大容量电动机作为抽油机的驱动。这些原因都会使拖动抽油机的电动机长时间处于低效率与低功率的条件下运行，从而降低整个抽油机系统的运行效率，会造成大量的电能浪费，增加油田地面建设的投资与采油成本，也不利于油田的稳定持续发展。

3.2 节能电动机在抽油机中的应用

在抽油机中应用电动机节能技术主要是从以下三方面来实现的：第一，对电动机的机械特性进行改善，可以利用变频调速技术对电动机的电源频率进行改进，借此实现电动机与负荷特性之间的柔性配合，提高电动机的运行效率。第二，设计新型电动机，从设计源头改变电动机的机械特性，例如当前使用范围比较广泛的高转差率电动机与超高转差率电动机都属于从设计上改变电动机的机械特性，从而达到电动机节能的目的。第三，根据抽油机的使用需求严格控制电动机的负荷率，提高电动机的功率因数，从而使电动机进行合理运行，达到节能降耗的目的。目前，在油田抽油机中应用较多的节能电动机主要包括：高差/超高转差电动机、双功率电动机、电磁滑差电动机、变频调速电动机以及绕线式异步电动机。

4 结语

综上所述，对抽油机节能技术进行研究分析后，发现当前国内外抽油机的节能技术的发展趋势主要有以下特点：（1）朝着自动化与智能化方向发展。当前很多抽油机可以具备自动报警、自动保护等功能；（2）朝着高适应性方向发展。因为各个油田的开采环境都会存在一些差别，为了提高抽油机的应用率，抽油机必须快速适应油田开采环境。（3）朝着节能化方向发展。随着人们生态环境保护意识的不断提高，抽油机的节能效果会更强。（4）朝着大型化方向发展。在油田开采过程中，使用一些大载荷抽油机、长冲程抽油机等能够提高才有效率，对提高油田经济效益很有利。总之，对着抽油机生产制造技术的提高，抽油机的功能会越来越强大，其节能效果也会越来越好，尤其是抽油机的自动化与智能化水平会更高。这都需要相关研究人员对抽油机进行不断研究与创新，才能推动油田抽油机的发展与进步。