抽油机采油节能潜力分析

抽油机采油节能潜力分析

张守杰  李星  陈传文  张华

中国石油长庆油田分公司第八采油厂    陕西省    榆林市  718608

摘要：石油资源分布情况比较复杂，而这一分布情况又决定了石油资源开采时经常要借助先进采油工艺和装备。抽油机已是目前采油过程中必不可少的装置，尽管它的使用给采油带来便捷性，然而抽油机在采油的时候操作也会出现高能耗问题，若采油牺牲能源消耗，与行业现代化趋势不符。所以在目前发展的背景之下，抽油机采油系统中节能技术的运用是极其关键的，利用节能技术，可以有效地减少抽油机在工作过程中的能量消耗，从而创造出更多的经济效益和社会效益。

关键词：抽油机采油；节能；潜力

1抽油机采油系统的消耗损失分析

1.1电动机

据相关研究显示，在抽油机的操作中，只有当电动机的输出功率达到其额定功率的60%-100%时，它的工作效率才可能触及额定效率的85%，剩下的15%是在其操作过程中产生的能量损失和消耗。抽油机工作过程中，负荷变化很大，输出功率往往有很大变化，当抽油机输出功率很不平稳时，抽油机电动机的损耗功率比较大。

1.2传送带

传送带工作过程中，也会产生相同的传动损失，这一部分主要来源于弯曲和弹性滑动。从传送带传动损失种类来看，若按和载荷相关和不相关来分，有两类。就目前国内各油田企业采油工艺开发，应用情况而言，稠油开采所占比重逐年上升，然而在这种趋势之下皮带轮包角越来越小，在打滑极限附近还会引起一定程度的滑动损失。

1.3减速箱

抽油机在工作过程中，减速箱的损耗是难以避免的，而这一部分损耗通常是通过轴承和齿轮而直接引起的。从经验上看，齿轮在传动过程中的功率损失通常只占总损失的1-2倍。就抽油机整体结构而言，减速箱内部含有3对齿轮且损耗比较大，若抽油机工作时变速箱齿轮润滑效果不佳则其功率损耗会比较大。

1.4换向器

在换向器的构造中，四连杆机构起到了关键的作用。在其运行中，也会出现一些损失，例如轴承的摩擦损失和钢丝的变形损失。这两种损失在总损失中的比例分别是3%和4%-5%。

1.5盘根盒

在抽油机的运行过程中，盘根盒也会有一定程度的能量损失，特别是光杆和盘感之间的摩擦力会导致一定程度的功率损失。尽管这部分功率损失所占的比例相对较小，但如果在抽油机中不适当地安装光杆和盘根，那么其功率损失将会非常巨大。

1.6抽油杆

在抽油机的运行过程中，抽油杆是处于往复循环的状态。在这一运动过程中，水的抽油杆与油管之间会产生较大的摩擦力，这也会导致一定程度的能量损失。特别是当采油时的原油粘度相对较高时，抽油杆的摩擦力会进一步增加，从而导致更大的能量和功率损耗。

2抽油机采油节能方法

2.1引进高效节能的抽油机

为了更有效地利用抽油机的采油节能特性，有必要对传统的、技术落后的电机进行改良和优化，引入高效和节能的电机，从而在最大程度上降低电机的损耗。与传统电机相比，更换后的高效节能电机在应用过程中的效率更高。在稠油电机的改进中，我们主要选择了以下几种电机类型进行采油生产：第一，永磁同步电机，在抽油机上使用的永磁同步电机是异步启动的同步电机，其转子在交流启动后会进入同步运行状态，这与交流同步电机有许多相似之处。在运行过程中，主要依赖定子在空气中进行绕圈，从而产生旋转磁场，这种磁场会吸引转子上的磁铁，导致定子和转子之间的气隙磁场同步旋转。这种等效电阻电路的使用导致了其功率因子的持续增长。由于它不包含励磁电流，因此在空载时的损耗相对较低。电机的整体有效率可以达到高达96%，与三相异步电机相比，它的应用效率更为出色，节能效果也更为突出。第二，直流电机在控制性能和应用优势方面表现出色，其机械和调速特性也非常突出。这种交流电动机具有独特的性能特点，包括更高的起动转扭矩、更高的应用效率、更简单的速度调节方式以及更明显的动态特性优势。第三，对于石油开采中需要特殊设备的其他专用电机，由于其性能的差异，其应用需求也会有所不同。因此，需要根据实际情况进行具体的装配干预，以最大限度地减少由于普通电机无法补偿专用电机性能而导致的额外电能损失，从而实现有效的节能效果。

2.2优化抽油机电机负载率

在分析抽油机使用过程中电能浪费的主要原因时，我们发现电机在低负荷率下的功率因数偏低，并且销量较低。因此，电动机的负载销量需要增加7-13个百分点，这样可以提高系统的效率大约3%。当电机的负载率低于25%时，我们需要对低容量级别的电动机进行全面的分析。在目前的电机应用场景中，井泵的工作效率相对较低，同时电能的消耗也相对较大，因此可以考虑使用变频器和滴速电机来优化其参数，从而实现更好的节能效果。在选择电机功率时，应避免过高的功率，以减少输出机功率不足导致的无法顺利应用问题。这样做会降低工作效率和功率因数，从而影响电网的正常运行，并加剧电能的损耗。只有当我们合理地选择周游记电机的负载率时，我们才能在最大程度上减少能源消耗，第一，在面对恒定负载的连续工作模式时，电机的额定功率选择可以是与计算功率一致的，或者是稍微大一些的功率。第二，在短时工作定额电机的应用场景中，与具有相同功率的连续工作定额相比，如果出现最大转矩过大的情况，那么其重量会相对较轻，同时成本也会相对较低。因此，在条件允许的前提下，短时工作定额电机的干预是一个可行的选择。第三，在连续工作定额电机中，选择功率时必须基于负载的持续性，允许电机在不连续的状态下工作，从而实现节能的目的。

2.3强化抽油机节能管理

为了减少运行过程中的能源损失，采油机的日常维护和保养显得尤为关键，以确保抽油机在使用过程中的系统参数保持在正常范围内。通过实施节能管理措施，我们对抽油机在运行过程中的负载状况进行了精细调整，以最大限度地保持采油机的稳定运行。针对运行中的各种系统需求，我们进行了合理的参数设计，并对终端系统和电机的运行状态进行了严格监控，以减少抽油机运行与实际运行不匹配的情况，确保电机运行的经济效益，并实现最优的节能效果。第一，机采系统的管理，在这个系统的应用过程中，电机的启动电流相对较高，其运行功率低于规定的额定功率，并由两个临界点组成。因此，需要定期使用嵌型电流表来测试抽油机的上下冲程电流，并进行平衡度的调整，以最大限度地减少电机的无效工作。第二，关于泵系统，在循环水泵、注水泵和输油泵的使用中，我们需要加强对压力值的监测，实时监测流量的变化，并分析这些变化是否与生产需求相匹配。如果遇到大容量但小容量的问题，可以及时更换或调整电机的速度，以减少有功功率。如果不能满足生产的需求，可以考虑更换大流量的泵，并增加其应用量。

结束语：综上所述，抽油机在采油节能方面具有很高的潜力。在实际应用中，节能降耗是席永华工程的一部分。为了最大限度地减少能源消耗并提高企业产量，需要全面分析导致抽油机能耗过高的各种因素，并优化抽油机的类型和负载率。同时，还需要加强抽油机的节能管理，以最大限度地节约能源，从而提高石油企业的经济效益。

参考文献：

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