抽油机节能方法

2024-06-11

抽油机节能方法（精选9篇）

抽油机节能方法篇1

摘要：电能是油田生产作业中最主要, 同时也是最基础性的动力支持。在油田油气资源勘探开发力度不断增大的背景之下, 油田生产中对于电能的需求将持续提升, 而抽油机无疑是整个生产现场耗电量最大的设备之一。同时, 由于抽油机整体效率较低, 故而存在严重的能源、资金浪费问题。如何应用节能方法对抽油机进行改造优化, 在提高运行效率的同时, 合理节约能源是值得相关人员深思的问题之一。文章主要将变频技术作用于抽油机的节能研究当中, 提出了引入变频器的抽油机节能控制器, 证实了其突出的节能控制效果, 具有很大推广前景。

关键词：抽油机,节能,变频技术,应用

对于油田生产作业现场所使用的抽油机装置而言, 主要节能途径有两种:一是基于电动机自身运行系统因素的考量, 提高电动机正常运行状态下的负荷率水平以及工作效率, 提高功率因数, 从而在运行时间既定的条件下, 达到提高运行效率的目的;二是从抽油机运行系统的角度上来说, 对电动机所对应力学特性进行合理的改革, 使抽油机、抽油杆、抽油泵能够达到最佳配合关系, 从而提高运行效率。在变频技术的发展更新作用之下, 有关研究人员指出可通过引入变频器的方式解决上述问题, 发挥变频控制技术在冲程、冲次、软启动保护。以及过载保护等多个方面的优势。

1 整体概况

根据抽油机所运行井况特点编写可直接储存在系统可编程序控制器当中的运行程序, 根据对运行参数的调节以及对位置传感器装置所输入信号数据的读取, 实现对相关信号的输出。在此基础之上, 变频器模块接收来自可编程序控制器的输出信号, 病根据内部指令编程获取对应的电源频率输出参数、电压频率输出参数, 达到控制异步电动机转动速度的目的。按照此种方式, 使整个控制器参与到机架滚筒以及抽油杆的往复式运动当中。

2 抽油机节能中变频器技术应用的关键问题分析

2.1 变频器结构特性分析

变频器基于空间矢量PWM技术, 确保整个变频器在运行过程当中能够具有低电流纹波、低转矩纹波、以及低电动机温升等多个方面的突出优势。在变频器的运行期间, 能够根据多步速度输入P1~3以及多步加速度输入P4~6的不同组合, 从而实现对8种不同类型多步-多步加速度的良好控制。抽油机正常运行状态下, 变频器PLC中央处理模块能够根据面板调节参数计算在对冲程、冲次进行调整优化过程中所对应的脉冲数, 同时根据速度曲线设置对应的加速段、减速度初始位置。在该初始位置既定的条件下, 能够计算各个调整区段的频率参数、加速时间参数、减速时间参数。以上步骤中所获取的数据信息能够建立在RS485变频器配套通讯模块的基础之上输入变频器处理器内部 (该过程当中配合完成对多步-多步加速度P编码值的输入作业) 。在整个过程当中, 抽油机运行可带动变频器“软启动”, 故而启动下不会对电网系统产生瞬时冲击, 降低电动机装机容量指标。更加关键的一点是, 由于变频器能够提供包括过电压、过电流、欠电压、前电流在内的多种保护兴措施, 故而对于解决能量回馈以及冲击电流放慢的问题效果突出。

2.2 变频器载荷问题处理

在变频器改造背景下所形成的抽油机整体结构与电梯结构类似, 即抽油机一端设置为抽油载荷模块, 另一端则设置为平衡配重载荷模块。在抽油机整机运行的状态下, 若抽油载荷所对应的扭矩与平衡载荷所对应的扭矩保持一致关系, 或两者对应扭矩的变化完全一致, 则在较小动力支持下即可实现整个抽油机的稳定运转。但以上多仅限于理论研究。结合实践工作经验来看, 抽油机运行状态下所表现出的抽油载荷大多处于持续变化状态下, 这一运行特性决定了抽油机平衡载荷模块的扭矩不可能完全与载荷模块表现一致。若两者出现严重失调的问题, 则所产生的冲击电流除可能造成能量浪费以外, 还可能会对抽油机自身产生不良影响。针对该情况, 建议根据抽油机电动机的额定功率来选择与配置变频机容量。在产生冲击电流的情况下, 诱导变频器执行过载保护动作, 对配重块进行合理调整, 从而将冲击电流值控制在允许范围之内。结合实践经验, 推荐冲击电流与正常工作电流的比值取系数1.5, 在确保抽油机稳定运行的同时, 延长启动状态下的加速时间设置。

2.3 可编程控制器通讯问题

该抽油机变频控制装置配合可编程控制器的应用是基于内置RS485以及RS232的通讯端口, 支持当前多种版本的通讯协议, 面向抽油机实现单独或连续模式的读写操作。在整个控制装置的运行过程当中, 操作人员仅需要对抽油机冲程、冲次、以及上冲程/下冲程速度比参数进行调整, 即可通过该可编程控制器实现对上冲程、下冲程运行频率的计算工作。与此同时, 可编程控制器支持与变频器实时通讯, 通讯结果可直接上传至变频器处理模块当中。所输入信号能够经由可编程控制器处理后对应生产输出信号, 通过该输出信号达到控制变频器模块的目的。

3 结束语

当前油田生产实践中常用的抽油机节能方法均在实践中存在制造难度高、可操作性水平低、恶劣条件下应用受限、动作可靠性不高等方面的问题, 很大程度上限制了抽油机节能的发展。文章结合油田抽油机在正常运行状态下的工作规律以及负载特性, 提出了一种融合变频技术的抽油机节能控制装置, 通过对该控制装置的应用, 实现对抽油机功率因数的提升, 提高其通用性水平, 同时通过软启动的方式, 控制启动下的机械冲击, 延长设备有效使用寿命, 并兼顾实现了良好的功能扩充优势以及安全保护优势, 值得在抽油机节能实践中广泛应用。

参考文献

[1]黄永平, 郭凯, 金玉善等.调压式抽油机节能控制器的研究[J].电子学报, 2013, 41 (4) :828-832

[2]张玉泉, 张小军, 蔺旭峰等.抽油机节能的方法及采用动态无功补偿的研究[J].低压电器, 2012, (1) :52-55

[3]李敏, 何平, 孟臣等.基于模糊神经网络的抽油机节能专家控制器设计[J].计算技术与自动化, 2009, 28 (4) :56-58

[4]夏振华, 蔡昌新, 王晓爽等.基于有效冲程的抽油机节能控制系统[J].电机与控制应用, 2010, 37 (8) :47-50

[5]辜小花, 廖志强, 李太福等.面向抽油机节能的GRNN过程建模及工艺参数优化[J].重庆大学学报, 2013, 36 (6) :130-136

抽油机节能现状与降耗措施的分析篇2

【关键词】无梁式抽油机；游梁式抽油机；节能与降耗

当前我国各大油田运用机械抽油机进行采油的用量大、能耗多，大约占油田总用电量的75%以上，是影响油田采油成本的关键因素。最近几年，我国各大油田以及制造单位在油田抽油机的具体节能上做出了很多的尝试和努力。当前市场上出现了各种类型的抽油机设备以及节能装置，用于试验和应用的新型抽油机就有100多种，将近数万台[1]。

一、目前常规抽油机的节能现状

一般说来，油田选择什么型号的抽油机由用户说了算，因为只有他们清楚需要什么型号的抽油机。油田单位进行抽油机的选择，首先考虑的是其可靠性要高，出现事故的情况相对较低，安全性能较好。常规抽油机的工作条件以及工作环境非常恶劣，其具体表现是：一是，在没人看守的时候还是在运作的；二是，除了正常的修井、维护、修理的时间以外，要求抽油机要一年365天，每天工作24小时，不能停止；三是，在条件极为困难的时候，也要不停的工作，例如，在野外露天、风霜雨雪、严寒酷暑等环境下；四是，抽油机的抽油杆要上下不停的转动，每天要进行数千万次的换向工作，伴随换向工作的不断加大，其换向的载荷力度不断加大。基于这种较为严酷的条件下，所以要求抽油机要有非常高的可靠性，只有这样才能保持抽油机的工作效率[2]。

游梁式抽油机的能耗非常多，由于这种问题的出现，给新型抽油机又提供了新的契机。近几年，中石化、中石油以及各大油田纷纷进行抽油机的改革。后来研发出来的新型抽油机有：皮带抽油机、链条抽油机、液压抽油机等，这些抽油机的优点非常的多，例如，重量较轻、占地小、节能效果好、抽油冲程长、平衡效果好等。在性能可靠性方面均高于常规的游梁式抽油机。

二、无游梁式抽油机与常规抽油机的节能特点

目前，在中石油的油田以及大庆油田的采油中，有两种无游梁式抽油机进行试用。一种是复式永磁抽油机，其工作效率高以及功率因数高，是普通电机节电的35-58%；另一种是曲拉式抽油机，这种机型结构简单，使用钢材量较少，通过优化力的传输进行节能，比普通抽油机节能45%以上。中石化油田中，还研发了长环形齿条抽油机，这种抽油机的核心技术是采用了轨迹链条换向结构，新研发的长轨形齿条换向结构，其重要目的是用齿条代替链条，充分提高了抽油机的可靠性能的同时，进一步减少了传动链，使抽油机的工作效率显著提高。

常规抽油机的转子中有一种钕铁硼永磁的材料，可以在一定的时间内保持一定的磁场，因为转子的转速和定子的磁场完全同步，没有损耗，并且转子不需要外加电源，转子的转差率为零，所以，启动力矩较大。其工作效率可达95%以上，启动力矩最大可达3.6倍，即使在轻负荷时其工作功率可达0.90以上，并且不需要电容补偿。常规抽油机中配有节能控制器，根据每一个抽油机的实际消耗功率的变化进行通电和断电控制，其内部配置的电脑可以进行自动辨识其断电的位置。常规抽油机利用整个系统的势能进行释放，在具体发电时，不是对电压进行调节，而是直接把电源切断，同时，把节能的性能发挥到最大[3]。常规抽油机运行成本较低，具体的维护较为方便。据有关调查结果显示，当前，常规的抽油机以及在其基础上研发出来的新型的抽油机，是游梁式节能型抽油机，每年的维修费用在2100元左右。但是，目前市场中最新产品，无游梁式节能型抽油机的维修非常在8000—10000元间，大小是游梁式抽油机的5倍还多，具体的维护时间各不相同，无游梁式抽油机的维护时间是游梁式抽油机的3倍，所以，对于维修的人员的素质要求极高。

三、游梁式抽油机的降耗措施与分析

1.復合平衡降耗分析

该方案主要是针对有游梁式抽油机的尾部，使用平衡装置实现其调整功能，并且与曲柄平衡形成复合平衡，如图1所示。复合平衡状态的形成，使减速器的峰值扭矩达到最小的状态，从而实现抽油机在运转过程中保证最佳负荷状态，并且可以促进抽油机运行效率的提升。在游梁式抽油机的尾部设置平衡装置以后，可以将减速器的扭矩峰值降低，降低抽油机的运行负荷。

2.游梁平衡的改造

在游梁式抽油机的尾部添加平衡装置的同时，可以在尾部增加固定装置，这样可以减少曲柄的长度，从而降低扭矩负荷，使得抽油机的荷载系数降低，提高电动机的工作效率。与复合平衡改造方案相比，游梁平衡改造方案的减速器扭矩曲线波动更为平缓，峰值更低。

3.双驴头的改造

双驴头改造方案将对称平衡与下偏平衡理论进行结合，主要是对悬点静载荷和动载荷进行分别平衡，降低减速器的净扭矩和负扭矩，体现了非常好的节能性。该方案通过改变四杆机构的尺寸，达到降低悬点载荷的目的，如图2所示。与上两种方案相比，双驴头改造方案效果更好，减速器扭矩曲线波动更平缓。

四、改造结果

通过上述几种改造方案可以看出，改造后的电动机功率随着周期荷载的不断增加而增加，因此，改造方案的实施可以达到节能的效果。由于受到实际运行环境和使用条件的限制，在进行节能方案的选择与实施方面，要从抽油机运行的实际情况出发，选择合适的节能改造方案，才能达到最佳的节能效果。通常情况下，双驴头改造方案在节能方面的效果更佳显著，复合平衡改造方案在电机稳定性方面较强，而游梁平衡改造方案与其他改造方案相比，造价较低，经济性更强。

结束语

抽油机的节能降耗性能还要看油田的内部管理能力，油田管理者要积极对员工进行抽油机节能使用培训，强化职工的节能意识，同时，油田企业要积极进行技术改造，在降低抽油机成本的基础上，全面提高油田的可开发效益。

参考文献

[1]崔振华，余国安等.有杆抽油系统.北京：石油工业出版社[M].2013，12（36）：99-102.

[2]张连山.2013年抽油机技术发展水平预测[M].石油机械，2013，21（12）：43-46.

[3]檀朝东，张士诚等.国外有杆抽泵采油技术、水平及技术指标综述.世界石油工业，2013，3（6）：33-39.

游梁式抽油机节能降耗方法分析篇3

1 理论研究

1.1 实测耗电量与理论耗电量关系的纠正

选取2口抽油机安装可拆卸式电度表, 连续5天每天录取这两口井的电流值计算耗电量, 发现2口实验井按理论公式计算得到的耗电量值均小于电度表实测耗电量值。为了得到电流与耗电量之间更为准确的关系, 将曲柄顺时针运转方向划分为0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°的8个方向, 分别录取8个方向抽油机运转中的电流计算耗电量, 发现在规定的45°位置录取的电流值所计算出的耗电量与电度表实测的耗电量最为接近, 将45°处的电流记作I试验。

原计算公式为

改进后计算公式为

后文所讨论耗电量均按45°方向测取电流值计算。

1.2 盘根松紧度对抽油机能耗的影响

盘根对抽油机光杆起到密封作用, 主要密封的是光杆圆周间隙。盘根盒过松会导致漏气跑油, 盘根盒过紧则会导致光杆上下行过程中与盘根盒的摩擦力增大, 耗费更多能量。现场试验的目的即为了找出在保证盘根盒不跑油前提下耗能最小的松紧度范围。

1.3 皮带松紧度对抽油机能耗的影响

抽油机产生的动力依靠皮带传输, 因此皮带松紧度很关键, 过松会降低传输效率导致丢转, 使得系统效率降低;过紧会加速皮带和电动机轴承的磨损, 耗电量也随之上升。由理论分析可知, 在抽油机皮带过松的情况下, 其传输的能量大大降低, 而要举升同样质量的液体则需要耗费更多的电能;当皮带过紧时同样有大量能量耗费在皮带及电动机的磨损上。因此, 现场试验数据预期结果应该为皮带松紧适中范围内的某一段。

2 现场试验

2.1 盘根盒松紧度调节

选取井况正常的3口抽油机进行试验, 首先分别找到每口井盘根盒最松且微微跑油的位置, 接着以圈为单位, 不断紧固盘根盒直到最紧为止。在这个过程中, 每次调整盘根盒松紧度后在该位置停留5 min以测取电流值。在3口井上得到了具有相似性的数据, N6-20-P49盘根盒试验数据如表1所示。

由表1可知, 日耗电量大小与盘根盒松紧度呈线性递增关系。虽然盘根盒在微微跑油状态下抽油机日耗电量最小, 但此状态不符合生产要求, 因此, 选取盘根盒稍微拧紧到两圈左右是比较合适的调节范围。此时光杆的状态应为不发热且上部无油膜, 下部附一层不明显的油膜。

2.2 皮带松紧度调节

选取4口井况完好井进行试验。皮带型号为6350 mm及8000 mm的井各2口。试验前首先将皮带最松与最紧的标准规定如下:皮带运转中发出啪啪响声但不打滑为最松;抽油机停止运行时用手翻皮带, 不能使皮带背面朝上为最紧。用毫米刻度尺测量电动机顶丝由最松调至最紧状态时移动的距离, 将该段距离分成3等分, 依次调整电动机至这4点处, 分别记录电流变化情况。定义皮带最松处距离为0。试验数据如表2、表3所示。

通过以上试验数据可以发现, 电动机位移量在2 cm处, 电流最小, 日耗电量也相应最低。皮带松紧度与对应电流呈类似上开口抛物线趋势, 通过进一步计算找到类抛物线的最低点还可以达到更加节能的目的。

3 结论

1) 理论耗电量与实测耗电量之间存在差异, 理论计算中电流值取值为上下电流的平均值, 而在抽油机实际运行中, 曲柄自最高处顺时针转动45℃时的电流值计算出的耗电量与实际耗电量最为符合。在几口试验抽油机井上都取得了相同的试验结果。

2) 抽油机耗电量与其盘根松紧度呈线性正相关关系, 在实际生产中普遍将盘根盒拧得过紧, 这会造成不必要的能耗浪费。根据试验所得数据, 将盘根松紧度调整至合适位置, 平均每天每口抽油机井至少可节电3 k Wh, 按10万口井计算, 则每天可节电30×104k Wh, 带来的经济效益十分可观。

3) 抽油机耗电量与皮带成类似上开口抛物线关系, 其松紧度以较紧为宜, 在日常更换皮带作业中, 一般都是以岗位员工个人习惯来调试皮带松紧度。在此试验结果的基础上, 可细化皮带更换标准, 皮带调节区间不应距离最紧状态过远;然后, 再根据每口井的生产参数与井况的不同制定符合每口井的具体调节方案。

摘要：油田开采进入高含水后期, 如何降低开采成本成为亟待解决的问题。目前, 开采设备所耗电量已占据开采成本的30%左右, 在不进行更多成本投入的情况下, 展开了游梁式抽油机设备方面的调整以及现场试验, 包括抽油机盘根松紧度、皮带松紧度与耗电量的有关试验。通过分析试验结果, 得到了较为普遍的规律, 即可以通过对游梁式抽油机的简单调整, 实现一定范围内电能消耗的最小化, 对降低能耗控制成本有着积极作用。

船舶柴油机节能减排技术发展探讨篇4

船舶用柴油机随着国际上相关法律的颁布，节能减排技术得到了跨越性的发展，节能减排技术的发展不仅可以保护环境，同时可以节约资源。国际海事组织最新研究报告指出，预计未来五年，因船舶柴油机运营而导致的CO2排放量超过15亿吨，随着全球气候的变化，航运业也应该承担起自己的行业责任，为全球可持续发展贡献自己的力量。

国际海洋组织早在2009年就船舶提出能耗限制指数，但是在2009年，并没有作为强制执行标准，直到2014年才作为强制规定强制执行。2012年国际海事组织海洋环境保护委员会对国际海洋组织的规定进行了补充规定，将其命名为IMO Tirer 1，IMO Tirer 2，IMO Tirer 3，目的是限制硫化物和氮化物以及PM的排放，并提出了执行日期与规定对应的时间，在2012年至2013年执行IMO Tirer 1标准，2013年-2016年将执行IMO Tirer 2，2017-未来将执行IMO Tirer 3。

在法律法规的推动下，世界各研究机构加大技术研发投入，不断研发新技术，提高发动机节能减排方面的性能，同时加强对尾气后处理、燃料燃烧技术进行开发，同时在新燃料的利用，发动机综合性能的提升上都取得了突破性进展。国际上的船舶柴油机制造厂商研发的技术主要的特点是高效节能低排放，结构紧凑模块化，智能自动化，安全可靠、大功率集成化，长寿命。节约、排放是保护环境的两大重要举措，也是船舶柴油机的主要发展方向。

船用发动机排放控制技术和低排放大功率柴油机的研究上取得了阶段性的进展，瑞士联邦政府与欧盟联合资助科研院所、发动机制造商在内的40多家单位参加的船舶超低排放燃烧的高效研发项目，这项举措为法律法规的实施提供了技术保证。该项目对船舶柴油机开展了“极限”参数发动机的热力学和机械学试验，研发了降低排放的内部方法、多级智能涡轮增压技术、能量回收及复合式热发动机技术、先进的后处理技术、排放及性能监控新传感器、以及自适应控制智能发动机等技术的开发研究。建立和开发了先进的计算模型和工程软件工具，验证新一代船用发动机的潜在优势。该项目在结题时达到了预期成果，船用柴油机燃油消耗率降低了9%，改善高船用柴油机推进系统的超过50%，降低二氧化碳的排放量。

结合国外研究成果，针对国际船舶柴油机节能减排技术，总结国际上技术现状：（1）研发出了尾气处理系统，在源头上对尾气进行处理，减少燃烧产生的气体有害气体排放。（2）发动机动力系统能量综合利用，进一步提高发动机系统效率。（3）开发新能源，加强新能源的利用，改变以往以石油燃料为主的结构。（4）通过对燃料燃烧过程技术的改进，达到提高燃烧效率的作用。

2、船舶用柴油机在我国现状

我国船舶用柴油发展落后于国外，但是最近几年随着我国综合国力的提升，研发和制造技术都得到了很大的提升，初步形成了船舶柴油机的产业布局。具备船舶用柴油机的自主研发能力。但我国船舶柴油机产品的研发能力与国际研发能力仍有很大的差距。存在某些技术瓶颈，很多关键技术受制于人。结合我国船舶柴油机节能减排技术发展情况提出以下发展途径：（1）低速船用低速柴油机在我国发展较为成熟，但是未来应该进一步提高产品质量，降低成本，提高国际竞争力。（2）因我国高速采用机发展仍存在很多不足，为此现阶段重点发展中速柴油机开发研制的基础上，进一步总结、掌握现有技术要点和设计方法，并开发性能显著的核心部件，摆脱进口。全面掌握中速柴油机系列的设计方法，尝试对高速柴油机的研制提高关键配套件的国产化，达到节能减排的目的。（3）加强自主知识产权的建设，由仅仅的中国造向中国研究制造转变。最终达到掌握高速柴油机的总体设计和关键零部件设计技术。

3、未来发展趋势

近年来，船用柴油机随着人类对环保意识对增强，得到了飞跃性的发展。未来船舶用柴油机节能减排技术政府应该加强行业管理，在我国认真研究国际船舶节能减排相关方面的法规的变化情况，同时在引进国外先进技术的同时应该加快已有技术消化吸收和升级，在此基础上加强新技术的研发，不要一味抄袭，紧随行业发展动态和先进技术方向通过对国内外发展现状的闡述，建议采用几方面措施来达到节能减排的目的。（1）改善燃料燃烧过程通过改善燃料燃烧过程可以减少害物排放、降低燃料的消耗，提高发动机效率。（2）新型替代清洁燃料技术目前比较成熟的新型替代清洁燃料的发动机有生物燃料发动机、双燃料发动机、气体燃料发动机等。但是现在应用的新能源类型较少，未来应该尝试发展太阳能和风能等储量丰富的能源，即使不能作为船舶动力的主体动力燃料，可以尝试作为补充能源，来达到节能减排的目的。（3）能量综合利用技术目前所有船舶用柴油机都无法回避的问题就是能源利用率低，在柴油机燃烧的过程中仅有一半左右作为的动力，其他部分的能力被排出的废气和冷却水带走，这不仅能源不仅降低能源利用率，还会造成环境污染。为此未来应该加强能量的综合利用技术的研发。

4、结束语

船舶运输仍然是未来的运输业的主题，作为船舶动力的来源-船舶柴油机，船舶柴油机的发展，应该与运输业的发展同步，伴随着国际上对节能、排放法规日益严格，石油资源的日益少，船舶柴油机需要进行不断的技术研发以及加到新能源的利用率。

（作者单位：烟台中集来福士海洋工程有限公司）

作者简介

抽油机节能方法篇5

抽油机井目前用电量约占油田总用电量的40%左右,是油田耗能大户。虽然节能抽油机用量每年都在增加,但油田大量在用抽油机仍然是以常规游梁式抽油机为主,目前大庆油田常规机占抽油机总数的80%左右。常规抽油机为了顺利启动,常按抽油机最大负荷来选配电动机。而抽油机正常运行时,平均负荷只有最大负荷的30%左右,从而形成了“大马拉小车”的现象,大大降低了电网的功率因数和电动机的效率,增加了无功消耗。因此,抽油井的节能潜力巨大。

近年来,油田各部门对抽油机系统的节能技术研究及推广工作非常重视。社会及油田各部门陆续研制和推广了一批节能型抽油机、抽油机用节能电动机及抽油机用节电箱,虽然这些节能产品的推广使用提高了抽油机井系统效率,节约了能源消耗,但随之也产生了一些问题,这方面的节能产品越来越多,而这些节能产品单个的节能效果如何,有怎样的应用范围,它们能否组合使用,组合使用后的节能效果是否是单个节能产品节能效果的算术叠加等等,均是油田各部门关心的问题。

2 节能电动机的原理[1,2,3]

2.1 永磁同步电动机

节能原理:在结构上与Y系列电动机相似,所不同的是在电动机转子内镶入永磁铁,使转子自身具有高强度磁场,可以用来取代电动机转子的电励磁,显著提高功率因数。永磁同步电动机为同步工作方式,转子转速与定子旋转磁场完全同步,与异步电机相比,无转差损耗。

2.2 超高转差电动机

节能原理:依靠降低转子转速来达到增加扭矩从而降低装机功率。

2.3 双速双功率电动机

节能原理:在结构上与Y系列电动机相似,区别在于利用单槽内下入单线“引出多组头”,通过在多组头之间改变接线方式,即实现了“双极双速”。该电动机延用了高转差率的特性,利用降低转速来达到提高扭矩实现降低装机功率。现场应用中速度的转换,需要停机靠人工实施转换。

2.4 双定子电动机

节能原理:双定子电动机是一种新型的异步电动机,有两部定子组成。起动时集两部定子的合力矩以加大起动力矩,待起动完成时则切除一部定子,留下另一部定子运行,以适应低负荷时以低功率来匹配达到节电。

3 节能电动机的测试与评价方法

3.1 测试评价方法

目前,抽油机用节能电动机的测试方法主要采用对比测试,即选用常规抽油机为参照机,录取节能电机的各项测试参数与基准电动机作对比,计算其节电率。

3.2 测试程序及要求

测试流程图如图1所示。

测试要求如下:

1)测试期间,抽油机平衡度保持在85%～100%之间;

2)测试时动液面深度按泵挂深度均匀分布,最少4个测试点,每个点的动液面深度变化范围在±10 m内;

3)测试节能电动机时,抽油机冲速数与参照机(普通抽油机、普通变压器、普通电动机、普通配电箱)相比,变化不得超过±0.3次。

3.3 测试数据统计及分析

采油院与节能监测中心结合共对50台节能电动机进行了测试。选出20台具有代表性的节能电动机进行了分类统计,测试结果详见表1。

从测试结果可以看出每种节能电动机均有一定的节电效果,但相比之下超高转差和双功率电动机综合节电率平均值都在15%以上,节能效果较为显著。从综合节能评价角度来讲,每种节能电机都各有优缺点,需要根据现场具体情况进行选配。

4 结论

1)对50台不同型号的节能电动机进行了测试,表明该测试方法对抽油机用节能电动机的节电效果测试具有很好的指导意义,也为抽油机用节能电动机的测试探索了一条新路。

2)从测试结果可以看出每种节能电动机均有一定的节电效果,但超高转差电动机和双功率电动机节电率平均值都在15%以上,节能效果较为显著。

3)双功率节能电动机具备“电动机拖动负载与电动机的输出功率间的合理匹配”的功能,抽油机在运行过程中,电动机的输出功率随着载荷的变化在无人为干预的情况下实现自动转换。

参考文献

[1]殷雷.抽油机用节能电机评价及改造方式的探讨[J].应用能源技术,2008(9).

[2]董德明.抽油机井节能措施的选择与优化[J].油气田地面工程,2008(10).

油田抽油机节能问题研究篇6

1 关于抽油机能量损失的分析与探讨

抽油机的能量损失是指抽油机在完好工作状态时的损耗与实际损耗之间的差距比例。一般影响抽油机能量损失的有两大因素, 即可避免损失与不可避免的损失。可以避免的损失我们称之为人为的损失, 不可避免的损失我们称之为自燃损失。众所周知, 能量守恒定律只有在真空的状态下才有可能实现, 抽油机的工作会牵涉到各种各样的摩擦力, 比如说石油与抽油机管道产生的摩擦损耗、抽油机的联动装置之间的摩擦损耗等等。这些损耗往往有其不可避免的原因所在, 但是我们在操作的过程中可以合理的降低这些损耗。这也是我们研究的主要方向和重点内容。下面我们就主要来探讨一下抽油机的能量损失原因。

1.1 变速箱的损失

变速箱是抽油机的动力装置, 这个动力装置可以是机械动力也可以是电力动力。无论选择那种动力都不能避免因为热损耗和摩擦损耗带来的能量损失。对于这种损失我们统称为变速箱损失。变速箱损失主要体现在两个方面, 正常的热损失和摩擦损失人力不能够避免, 但是由于发动机的操作不当或者是年久失修以及维护不当引起的损失我们完全可以避免。主要的做法就是对变速箱进行状态检修的方式, 即定期关注发动机的工作状态对其存在的故障以及潜在故障进行控制与管理, 使变速箱能够长期的处于良好运行的状态。自然而然的能量损失就可以得到很好的控制。

1.2联动装置和其他附件造成的能量损失

电动机与抽油设备之间的联动装置以及油泵头、输油管等等其他附件的能量损失也主要来自于两大方面。即正常的摩擦损失及非正常工作状态下的能量损失也可以称之为工作效率低引起的能量损失。具体的包括以下几个方面:

1.1.1 传动部件上的能量损失

主要体现为摩擦损失、或者是皮带损失。因为不同的皮带在摩擦力上有着大小不同的表现。

1.1.2 减速箱损失

主要是摩擦损失, 或者说是由于磨损严重致使的能量损失。

1.1.3 四连杆装置损失

主要是轴承摩擦损失或者是钢丝绳变形带来的能量损失。

1.1.4 抽油泵能量损失

抽油泵能量损失主要体现在机械损失, 水力损失等几个方面。

1.1.5 推油杆的能量损失

主要体现为磨损导致的能量损失或者是变形导致的摩擦力加大带来的能量损失。

2 关于抽油机节能的一些措施的分析与探讨

通过研究与探索了抽油机发生能量损失的原因与状况, 我们就针对性的制定一些有效的措施。以便于可以更好提高抽油机的工作状态达到节能的目的。主要的措施和方法体现在以下几个方面:

2.1 采用节能型的抽油机

抽油机的发展过程也是随着人们对于它的要求日益提高来进步的, 目前石油开采中经常使用的节能抽油机主要有:直线电机式抽油机, 前置式的抽油机、双驴头抽油机以及渐开线抽油机等等。

(1) 直线电机式抽油机, 是直接将电能转成往复冲程的加压抽油动力, 减少了动能到机械能的转化过程。从而减少了自然摩擦的消耗, 从根本上降低了能量的消耗。

(2) 前置式抽油机缩短了联动装置以及轴承和传送带的距离, 从根本上降低的摩擦力提高了抽油机的工作效率。

(3) 双驴头抽油机是基于之前采用的抽油机进行的改良, 在工作效率和使用功能上都有很大程度的提高。

(4) 渐开线抽油机主要是通过改良轴承的扭矩, 是指趋向于省力的一面。降低了扭矩的自然损耗, 从而提高了抽油机节能能力。

2.2 抽油机的节能电力控制

由于目前的石油开采多采用水加压的方式使石油能够进入到油井, 然后再通过抽油机作业将其引入到地表。由于石油导入油井有一个是奖赏的差距或者是量上的差异, 并不能满足抽油机的全力工作需求。经常性的会导致空抽或者是入不敷出的现象发生。针对于这种不必要的能量损失, 我们主要采取以下几种节能方法来实施控制与管理。

2.2.1 安装自动间歇性的抽油机继电控制器

这种装置是针对空抽现象专门设置的, 其工作的原理是通过对井底石油的压力状况来控制抽油机的工作状态。在井底石油供应量好、量比较大时抽油机将快速的运转以最快速度抽取石油。当井底石油量小、供应慢时则小功率的运行不至于抽空现象的发生。这种装置可以很好的实现节能的目的, 但是安装的费用比较大。

2.2.2 变频调速节能

变频调速节能是由于很多油井的渗透能力达不到抽油机的容量, 但是抽油机又不能间歇性作业的石油开采工程, 就需要通过变频降低抽油机电机转速来降低动力能耗。现代低压变频设备已经是非常成熟的产品了, 这就为抽油机的变频调速提供了大大的可能。变频调速的优点主要体现在: (1) 大大节省了抽油的电力消耗。 (2) 可以为油田的石油开采增加产量。由于变频控制是根据是有的渗透能力来进行抽取作业的, 因此能够达到抽取的最前状态。普遍的会增产百分之一到百分之四。

3 总结

本文主要通过分析抽油机的能量损失原因, 来针对性的制定了一些关于抽油机节能的措施与建议。旨在与同行业人士进行交流与学习, 同时也希望有更多的从业人士参与到这项工作的研究中来。为了石油开采的低能耗发展和国家的可持续发展战略做出应有的努力与奉献。

摘要：世界能源危机与能源价格的不断上涨是世界各国都重点关注的问题。作为不可再生的资源, 用开源来解决能源匮乏问题显然是治标不治本的方法。因此, 加强能源开发与使用中的节流或者说是节能才是目前切实可行的好办法。加强开发中的节能问题需要我们从能源开发的每一个环节进行着手, 油田抽油机作为石油开发中的大型设备。其节能问题是需要我们重点关注的一个环节。我们主要从抽油机损失的原因和节能措施两方面来探讨抽油田抽油机节能问题。

关键词：抽油机,节能,原因,措施,探究

参考文献

[1]徐甫荣, 赵锡生.抽油机电控装置节能综述[J].电气传动自动化.2004 (05)

[2]李敏, 崔爱玉, 宁刚, 史浩.抽油机节能技术的探讨[J].油气田地面工程.2002 (04)

[3]薄保中, 苏彦民.抽油机电机的调压节能[J].油气田地面工程.2000 (06)

节能型抽油机研究篇7

关键词：节能型,油田,抽油机,发展,问题

0前言

就目前我国的原油开采情况来讲, 主要分为两类: (1) 主要是通过利用地层自身的能量, 将原油"喷"出来, 通常也称之为自喷采油方法, 使用这种采油方式进行采油的大多都是一些储量大且开发时间短的新油田; (2) 一些已经经过多年的开发到了中老年阶段的老油田, 地层的能量已经不能使得原油出现自喷的现象, 必须通过使用一些机械设备将原油"采"到地面上, 这种采油的方式也被称之为举升采油或是机械采油。

1 抽油机的发展现状

由于我国油田开发年限的不断增加, 抽油机的数量也在不断的增加, 所以对与现在的油田开发来讲, 研发具有高节能性、可靠性的抽油机等石油机械设备是目前急需解决的问题。现阶段我国油田所使用的抽油机有很多的种类, 可以将其分为有粱式抽油机和无梁式抽油机。下面以有粱式抽油机为例对抽油机的分类进行简要介绍:

1.1 常规有粱式抽油机

常规有粱式抽油机是我国油田使用时间最长, 拥有数量最多的一种抽油机。常规有粱式抽油机主要采用具有对称循环四杆结构或是近似与对称循环四杆的机构, 这种抽油机主要具有以下特点: (1) 抽油机的结构简单; (2) 运行稳定可靠; (3) 维护保养简单方便。但是同时这种抽油机也具有一些缺点, 例如, 在运行过程中平衡效果较差, 并且效率低, 耗能量较高, 不符合我国的节能标准, 目前已经基本停止使用了。

1.2 前置式抽油机

前置式抽油机平衡后的理论净扭矩曲线是一条相对均匀并且基本近乎于水平的直线, 所以前置式抽油机的运行相对比较平稳, 并且减速箱的齿轮基本上没有反向负荷, 抽油机的使用寿命也相对较长。并且前置式的抽油机可以安装具有较小功率的电动机, 其节能效果非常好。

2 抽油机的节能技术

通常情况下来讲, 有杆泵式的机械采油具有较为广泛的使用要求, 并且在油田中的数量较多。但是由于有粱式抽油机也存在着能源消耗较大, 并且效率较低的问题, 但是由于油田开发年限的不断增加, 使得采油的成本也不断的提升。在油田的生产过程中如何减少游梁式抽油机的耗能量, 已经成为众多石油机械研究人员的主要研究问题。

通过对抽油机节能的方式进行研究可以发现, 抽油机的节能除了采用传统的节能型动力驱动系统以及节能型的传动元件以外, 再就是改变传统的机构运动形式或是使用新的平衡方式。以上说的这几种方式其实质就是尽可能的降低减速器输出轴上的净扭矩Tn曲线的一种波动, 由于曲柄旋转平衡重产生的平衡扭矩Tr的曲线成正弦规律变化, 这样就要对抽油机悬点载荷反映到减速器曲柄轴上的载荷扭矩Tw进行适当调整, 同时也可以使用一种动态的方式改变抽油机的四连杆的机构的杆长来对载荷曲线的变化规律进行改变, 从而达到抽油机节能的效果。并且通过对比后可以发现, 主要有以下两种表现形式: (1) 柔性连杆抽油机的最大悬点载荷较低; (2) 净扭矩曲线相对平缓, 同时增大了谷值扭矩。需要合理的选择其平衡扭矩, 从而有效的消除负扭矩。

3 抽油机的发展方向

随着我国经济体制的不断转变, 油田的发展也逐渐转变为以经济利益为中心。所以, 通过研发新技术, 有效控制能源的消耗已经成为油田开发过程中恒定不变的主题, 这也是抽油机在今后一段时期内的发展方向。在我国发展具有高效节能作用的抽油机, 必须要确保其技术性与经济性相统一, 并且在发展的过程中要明确技术是永远排在第一的位置的, 而经济性则是其次的。换句话说也是是在确保抽油机正常运行饿情况下, 才可以有效的提升抽油机的节能效果以及抽油机整体的经济性。从长期的发展来看, 抽油机主要有下述几种主要的发展方向:

(1) 具有高度智能性以及节能性的抽油机是我国传统抽油机在今后长时间的发展方向。并且就目前抽油机的发展情况来讲, 这种发展会成为抽油机发展的最高阶段。主要可以从以下两方面进行研发: (1) 根据不同油井产液量对抽油机的设备进行启停设置, 从而实现降低无效的耗能量; (2) 根据悬点载荷量的变化进行自动的平衡调整, 在运转的过程中起到节能的作用。

(2) 使抽油机逐渐向统一使用标准或是个性化方向发展, 如果可以就尽量的进行统一抽油机的生产标准, 对于不能进行统一的标准必须突出抽油机的个性。在对抽油机进行推广的过程中必须要对抽油机的零件等进行统一, 特别是抽油机的底座, 从而实现对不同油井所使用的抽油机进行更换。

4 结语

抽油机是有杆抽油机械设备中最为重要的组成之一, 在我国油田开发的过程中抽油机具有不能取代的作用。通常情况下来讲, 有粱式抽油机主要具有以下特点: (1) 其结构相对简单; (2) 非常坚固耐用。并且抽油机在我国油田中处于一种主导的位置。不过, 游梁式抽油机也有一些缺点, 例如, 其耗能量非常高、在运行过程中的荷载波动较大。

参考文献

[1]周维.游梁式抽油机节能技术的现状与展望.石油矿场机械, 1987, 16 (5) :28-32.

抽油机系统节能措施分析篇8

根据抽油机运行中的能量传递过程, 有杆抽油系统的功率损失可分为6大部分。

1.1 电动机损失

减少电动机损耗的方法:保持电动机在60%~100%额定输出功率条件下运行, 使电动机损耗最少;在购置电动机时应尽可能选用额定效率高、高效区范围宽的电动机;应选用合适功率的电动机, 杜绝“大马拉小车”现象的出现。

1.2 皮带传动损失

皮带传动损失可分为两类:与载荷无关的损失和与载荷有关的损失。目前工程上常用的皮带的传动效率较高 , 最高可以达98% , 其传动损失仅2%。现在抽油机上经常使用的窄V联组带比使用其他类型的皮带, 损失小。

1.3 减速箱损失

减速箱功率损失包括轴承损失和齿轮损耗两部分, 减速箱内有三副轴承和三对人字齿轮, 在润滑良好的条件下 , 减速箱功率的总损失为9% ~10%, 即抽油机减速箱的传动效率约为90%, 这是在润滑良好情况下的数据, 如果减速箱润滑不良, 减速箱的损失将增加, 效率将下降。

1.4 四连杆机构的功率损失

在抽油机四连杆机构中共有三副轴承和一根钢丝绳。四连杆机构的损失主要包括连杆摩擦损失及驴头钢丝绳变形损失。综合考虑轴承与钢丝绳, 抽油机四连杆机构的能量损失约为5%, 即四连杆机构的传动效率约为95%。如果四连杆机构的轴承润滑保养不良, 损失将增加, 效率将下降。

1.5 管、杆功率损失

在抽油过程中, 管柱功率损失有两项:由于油管漏失 (螺纹密封不严或螺纹损坏) 引起的功率损失即容积损失功率;由于原油沿油管流动引起的功率损失即水力损失。在抽油杆与油管间、抽油杆与液体间会产生摩擦造成功率损失。抽油杆与液柱间的摩擦功耗与下泵深度、原油黏度成正比, 与抽油杆运动速度的平方成反比。

1.6 油泵功率损失

抽油泵功率损失包括机械摩擦损失功率、容积损失功率和水力损失功率。主要影响因素以容积损失和水力损失为主, 体现在漏失量及液体流过泵阀时的阻力, 因此, 减少柱塞与衬套之间的漏失, 降低液体入泵时的阻力 (采取掺液降粘、加温等方法) 可以降低该项损失。

2 降耗措施

通过分析优化杆、管组合, 制定合理的工作参数, 以及提高生产管理水平的方式来提高抽油机装置采油的机采效率。

2.1 调整冲速

由于稠油井生产呈周期变化, 因此抽油机井工作参数应根据油井产液情况及时进行调整, 在提高泵的充满程度的同时也减少抽油杆在管内液体中运动时产生的摩擦力。对13口生产井进行了冲速下调, 冲速由原来6 min-1调整为4 min-1, 并对调整前后机采效率的变化进行了跟踪测试, 结果见表1。

从结果对比可知, 调节前后平均输入功率降低了2.433 k W, 平均机采效率提高了3.314%, 降低冲速使抽油机的采油效率有了一定的提高。在短时期内降低冲速, 对油井的日产量有影响, 但从长期看可延长稠油井生产周期, 降低生产成本。

2.2 优化管杆组合, 减少抽油杆的功率损耗

根据油井的产能情况和井况选择合理的管、杆、泵, 减少抽油机带动额外质量的杆管做上下往复运动的次数。供液充分的油井通过上提泵挂减少冲程带来的损失和抽油杆运行阻力, 降低抽油机负荷, 从而提高系统效率。

现场应用时在满足抽油杆强度的前提下选择较细的抽油杆, 以减少无用功。例如020-175井, 原井载荷为7.25 t, 检泵时进行了管杆优化, 抽油杆净重减少了0.7 t, 抽油机的系统效率由原来的14.28%提高到18.44%。细化抽油杆74井次, 累计见效周期为1145天, 累计节电2.198 4×104k Wh。

2.3 调整抽油机平衡度

抽油机的平衡度是下冲程的最大电流与上冲程的最大电流的比值, 抽油机不平衡会拖动电动机发电, 严重影响电动机的效率。通过跟踪单井不同平衡度下测得的输入功率变化情况, 绘制了7口比较典型的抽油井平衡度-功率曲线 (图2) , 初步认定80%~110%为最佳状态。

平衡度小于70% 及大于120% 的不同的油井 , 调节前后平衡度、输入功率、综合效率的跟踪对比情况见图3、图4、图5。

从各项对比数据来看, 抽油机平衡度提高后, 电动机输入功率减少了0.6 k W, 机采效率提高了1.2%。从总体趋势可以看出, 相同井况下抽油机平衡越好, 机采效率越高。

2.4 合理选择抽油机的拖动设备

根据电动机的特性, 选择额定效率高、高效区范围宽的电动机。合理选择电容补偿量, 提高功率因数。这里采用34/26 k W (6/8级) 调速电动机 , 通常情况下使用26 k W工作, 较以前的37 k W普通电动机, 改善了工作特性, 减少了“大马拉小车”现象。

2.5 减少地面设备能耗损失

对传动部分进行合理的润滑, 减少地面运动的摩擦损耗。主要措施:

1) 对抽油机进行保养, 按时给各传动轴轴承打黄油, 及时检查更换减速箱齿轮油。

2) 合理调整皮带的松紧度, 防止皮带打滑造成丢转, 避免皮带过紧增加轴的径向力, 从而使轴承产生过大的摩擦阻力。

3) 调整井口盘根的松紧度, 减少对抽油杆的摩擦力。

2.6 减少管、杆摩擦损失

为了减少抽油杆与油管间、抽油杆与液柱间摩擦造成的功率损失, 管理上要求合理提高掺油、掺水的温度, 降低原油黏度。

3 结束语

抽油机节能改造方式应用对比篇9

一、常规游梁式抽油机机械能耗分析

目前采油厂稀油老区常规游梁式抽油机的改造方式主要是调径变矩节能改造。主要机型为CYJY10-3-53HB型抽油机, 该机型结构简单, 操作方便, 经久耐用, 长期以来仍然是油田生产的主要举升设备。但存在能耗高, 调参占产时间长, 维护强度大等缺点。

1. 平衡特性差

常规游梁式抽油机的平衡率仅达到70%~85%。

2. 常规游梁式抽油机能耗分析

百口泉油田抽油机井机械能耗按照生产井的产量、液面、冲次、泵效、有功功率等进行对比, 测得的28口井平均值如表1所示。

k W·h

(1) 常规游梁式抽油机采用曲柄平衡方式, 所配备的电机额定功率为30k W, 减速箱峰值扭矩高, 启动电流大。以测得10型抽油机节能改造前为例, 电动机的发电功率为2.6, 自然功率因数平均小于0.40。

(2) 抽油百米吨耗0.912k W·h, 效率较低、单耗较高。

(3) 抽油系统效率为29.9%, 抽油地面效率66.1%。通过抽油系统节能改造可以降低抽油机机械能耗。

二、改造方式现场实施及效果

1. 提高抽油机效率, 降低能耗

在保证油井供采协调的前提下, 实现产量、效率、寿命三者的协调统一, 降低机械能耗, 延长设备使用寿命。

2. 常规游梁式抽油机节能改造方法

(1) 下偏杠铃复合平衡改造方式

2002年, 油田公司抽油机制造厂家先后对常规12、14型抽油机进行了节能改造试验, 采用游梁增加下偏杠铃平衡锤的改造方案 (图1) , 更换了电机和配电箱。改造后通过调整下偏杠铃重量来调整平衡, 取得了一定的节能效果 (表2) 。

(2) 双驴头悬挂偏置改造方案

2006年, 对常规10型抽油机进行了节能改造, 采用双驴头改造方案 (图2) , 增加平衡驴头、平衡箱、支撑装置, 更换曲柄、电机和配电箱, 对原机支架、底座、刹车装置进行了改造。改造后通过调整平衡箱内平衡块重量来调整平衡, 平衡调节非常方便, 平衡效果好, 节能效果明显 (表3) 。该方案改造不能在现场实施, 工作量大, 费用高。

(3) 下偏游梁平衡改造方案

下偏游梁平衡节能改造是采用下偏平衡的原理, 改变原机的平衡方式, 通过更换曲柄、在游梁尾部加装吊臂和配重箱、将曲柄平衡改为调径变矩游梁平衡 (图3) 。这样可使平衡扭矩变化曲线最大限度地吻合负载扭矩曲线, 从而得到平稳、低峰值的净扭矩曲线, 降低了减速器和电动机的扭矩, 也降低了抽油机运行电流, 实现节能 (表4) 。

(4) 改造方案对比

改造方案对比如表5、6所示。

三、结论

1. 优点

采用3种节能改造方式后的抽油机启动电流较小, 整机运行较平稳, 平衡率高, 而且节能改造所设计的游梁支撑装置, 大大减小了调参时间, 增加了抽油机调参时的安全性。

2. 悬挂偏置方式的不足

悬挂偏置节能改造方式的后置驴头通过吊绳悬挂配重装置, 配重易受大风影响而发生摆动, 影响抽油机运转平稳。且该方式增加了易损件后配重吊绳, 增加了后期的维护成本。

3. 承载能力提高

平衡方式改变, 提高了抽油机承载能力。

4. 降低电机配置功率, 节约能耗

降低了悬点负荷的峰值, 减速箱的净扭矩曲线变得平滑, 从而降低电机配置功率, 达到节能降耗的目的。

5. 机电合理配置, 节能效果显著