游梁式抽油机节能降耗技术应用效果.doc

游梁式抽油机节能降耗技术应用效果分析
摘要：针对孤岛采油厂所采用的抽油机井能耗高的问题，在现场实验的基础上，对目前应用的各项节能技术进行了分析及评价。对不同的节能产品，在不同井况下，其节能效果有很大差别，筛选出节能效果好的进行优化组合，取得了很好的节能效果。
关键词：抽油机井；节能降耗技术；效果分析
0引言
游梁式抽油机是胜利油田普遍采用的采油方式之一，也是迄今为止在采油工程中占主导地位的人工举升方式。我国目前有9万多口抽油机井，其能耗占油田总能耗的三分之一左右，是主要的耗能设备。所以，搞好抽油机井的节能降耗工作，是降低成本、提高经济效益的必要条件和有效途径。
针对抽油机井能耗高的问题，在现场实验的基础上，对孤东油田目前应用的各项节能技术进行了分析及评价。不同的节能产品，在不同井况下，其节能效果有很大差别，筛选出节能效果好的进行优化组合。通过评价试验，新区方案设计应以节能抽油机为主，节能型拖动装置为辅，并且匹配要合理；对于供液不足井，应采用调速电机、智能间抽技术。资料统计表明，智能间抽时平均日产油比连续生产时上升0.4t/d，平均日耗电量比连续生产时下降50kw.h。
1目前抽油机井上应用的节能技术
目前抽油机井上应用的节能技术主要是在地面部分，并且主要是针对抽油机的结构及其拖动装置（电机和配电箱）的性能来开展的。抽油机节能技术分为两类：一类是节能抽油机，其原理主要是通过降低减速箱峰值扭矩，使电机功率下降，包括双驴头抽油机、偏轮抽油机、下偏杠铃抽油机、摩擦转向式抽油机和摆杆式抽油机；另一类是对常规抽油机进行节能技术改造。抽油机拖动装置节能技术也分为两类：一类是节能电机，主要有永磁电机、高转矩电机、变频调速电机和一体化拖动装置；另一类是节电箱，主要是控制电机定子绕组y-△转换调压和采用功率因数控制器调压以及无功功率补偿。
将孤岛采油厂上推广应用的节能技术，在定点的水力模拟试验井上进行了测试。水力模拟试验井能消除生产井的含水、油气比、动液面和泵挂深度等因素影响，工作流程是以水为介质，在井筒和地面测试装置中形成循环回路，抽油机负载可调，通过计量设备及仪器仪表对有关测试参数进行计量，在同等条件下，对待测产品及设备进行全面准确的能耗对比和评价。
2.1节能抽油机
双驴头抽油机节能原理：该机以常规抽油机为基础，对四连杆机构进行了改进，采用变径圆弧状游梁后臂，游梁与横梁间采用柔性连接件等特殊结构。由于变参数四连杆机构的作用，使其扭矩变化接近正弦规律，静扭矩波动较小，从而达到节能的目的。
下偏杠铃抽油机节能原理：下偏杠铃复合抽油机工作时，游梁偏置平衡重心的运动轨迹是一段圆弧，当重心处于游梁回转中心的水平线上时，其重力矩最大；当重心处于回转中心的垂直线时，其重力矩最小。利用这一变矩原理与曲柄平衡共同作用，可有效削减峰值扭矩，改善抽油机曲柄轴净扭矩曲线的形状和大小，使其波动平缓，并且消除负扭矩，减小抽油机的周期载荷波动系数，提高电动机的工作效率。
摩擦换向抽油机节能原理：摩擦换向抽油机工作时，以功率因数cosφ=1的开关磁阻电动机为原动机，使用智能模拟及数字混合控制，采用摩擦轮传动作为工作机构，机械传动路线短、效率高，实现了正反转换向，启动换向平稳、冲击小，且冲程、冲次均可独立无级调节，控制抽油杆上行及下行速度，有效地降低了电动机输出扭矩的峰值，再加上直接平衡的作用，最终实现降低电机功率的目的。
2.2节能拖动装置
2.2.1节能电机
目前约70％的抽油机电机平均负载率小于40%，运行效率低于80%，“大马拉小车”现象较为普遍，使配电线路的功率因数降低，配电线路网损增大。造成这一现象的原因为：游梁式抽油机是一个四连杆机构，启动时静载力矩较大，正常工作时驴头悬点载荷是交变的，其负荷特性也是交变的，电机的电流、功率、功率因数随着抽油杆上下冲程的变化而变化。为了克服启动时负载的静载力矩，对于普通的y系列电机只得加大容量，这就造成了“大马拉小车”。为解决这一问题，应用了高转矩电机、超高转差电机、永磁同步电机、一体化拖动装置等节能技术。各种节能电机节电原理如下：
①高转矩电机是机座为一整体式、内部为独立双定子结构、转子同轴的复式电机。该电机启动时为双电机工作，启动后正常工作时，只用一台单机工作。电机可在外电路控制下，依负载变化而自动停止或启动。
②超高转差电机通过增加转子电阻提高电机的转差率，使电机在重负荷时速度下降，扭矩增加；轻负荷时速度上升，扭矩减小，速度变化范围大于12%。该电机启动电流小，启动扭矩大，装机容量和普通电机相比降低约40%。
③永磁同步电机采用异步启动、同步工作方式，由于转子转速与定子旋转磁场完全同步，无转差损耗，且转子不需外加励磁电源，无励磁损耗，因此具有功率因数高，启动力矩大等特点。
不同的节能