抽油泵节能技术的新构想

GXF360 2017-05-29

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抽油泵节能技术的新构想

张刘富，王新刚，王宗磊

(长庆油田分公司机械制造总厂，陕西西安 710201)

摘要：能源是经济发展的重要元素，可对经济发展产生重要的影响。在各种能源当中，石油是一种相当重要的能源，需要对其进行良好的发展利用，实现可持续发展。在石油的采集过程中，抽油泵是一个相当重要的部分，其属于油田能耗的重要组成部分之一，需要充分合理的降低抽油机的能耗，提升其运行效率，实现对能源的有效利用。本文对抽油机的节能拖动装置进行了技术的分析；对抽油泵的节能技术进行了分析；另外，对未来发展当中抽油泵的节能技术做出了新构想。

关键词：抽油泵；节能；构想

在我国的能源领域当中，石油是一个相当重要的组成部分，可以为我国的经济发展和人们生活水平发挥巨大的作用。要达到抽油泵的有效节能，可以利用自然界的能源，如风力装置等，而抽油泵中的双馈发电就是专门利用风力能源达到节能目的的重要装备。这一装置在整体结构当中和常见的感应发电机没有太大差别，可以实现利用风能装置来进行有效节能，还不会产生其它的问题。

1 抽油机节能拖动装置的节能技术

在抽油机的节能拖动装置原理当中，由于利用了风能发电，因此可以相对传统的运行节约45%～50%左右的能源，进而对抽油机设备产生一系列的节能影响，比如电、机以及液系统等，最终从根本上取得良好的经济效益。在抽油机节能拖动装置的应用过程当中，主要利用拖动装置来对普通的电机拖动进行取代，可以达到节约电力15%～30%的效果的同时，还可以有效的提升系统自身的效率。在系统设备运行的过程当中，可以更好的防止减速箱的打齿现象，减轻杆当中存在的应力，并且也可以有效的减少停机时间和作业费用，延长设备的使用寿命，最终获得良好的经济效益。

2 抽油泵的节能技术

2.1 节能技术原理

在进行技术节能的方面当中，本文主要利用变频调速技术来实现对抽油机的有效技能方式，利用现代化的计算机控制来实现自动的控制，从而对抽油机的上下冲程实现自动的监测，并且在电机当中所产生的负载实现自动跟踪的现象，充分的对电机的能量进行有效的控制，提升其有功功率，减少无功消耗，最终实现节能的目的，另外还可以对抽油机的冲程系数和上下冲程速比进行有效的调整，保证其参数正常运行状态当中提升抽油泵本身的系数，提高抽油泵的生产效率，最终实现增加产量的目标。

2.2 节能技术的可行性计算分析

在对节能技术进行可行性计算的过程当中，需要对电机的节能潜力进行充分的考虑，一部分需要保证节约有功，另外一部分需要在节约无功的情况下最大限度的提升电机功率因数。在节能的过程当中需要充分提升抽油泵的生产效率，可以对排液量进行增加，在抽油泵的角度当中主要是利用对抽油泵的工作冲次和上下的冲程速比来进行有效的实现的，在本文当中根据某个区块的油田来对实际做出研究，充分利用变频调速的方式来实现节能增产的效果。

首先需要对工作的冲次实现有效的降低，在该油田当中，机井目前的产量是相对较低的，抽油泵自身的工作效率相对不高，因此可以对工作冲次实现有效的降低，对电机当中的输入功率进行有效的降低控制，从而达到节约有功的现象，在该油田当中，将冲次把原来的每分钟6次降低到每分钟5次，并且对上下的冲程速比进行了调整，从而增加液体进入到抽油泵的时间，对上行下行的频率也进行了调整，上行调整为32Hz，下行调整为40Hz。在该油田当中的上下冲程都是利用基频以下的调速，可以称之为恒转矩的调速现象。在本文当中主要对上下冲程的扭矩进行研究，上下冲程内部的均方根扭矩Mc用实际变化的扭矩来进行表示，在一定的情况下，均方根的扭矩大小是不变的，因此其中的M也可以当做不变的情况来做出处理。在该油田当中，扭矩的大小在一定的情况下，抽油电机本身的输入功功率用P来进行表示，转速用n来进行表示，两者之间存在着正比的关系。电机的转速和频率也是呈现出正比的关系，如果其中的频率产生了下降的关系，电机当中的输入功率就会在一定程度上得到降低。

根据上述的表达，调整输入功率P=KMn，其中K表示的是比例常数，M表示的是转矩，n表示的是电机的转速。经过调整之后的输入功率用P’来进行表示，公式为：P′=工频的频率×Psr。

其次，还可以对工作的冲次进行提升，如果当抽油泵本身在低冲次的情况下需要进行一段时间的运行，才可以使得抽油泵当中的供液得到有效的缓解，动液面当中就会产生回升的效果，抽油泵当中的充满情况就会变得良好，从而提升抽油泵的工作效果，提升抽油泵的生产效率。在这个过程当中需要对抽油泵自身的工作制度作出调整，在提升工作冲次的同时，对抽油泵自身的生产效率作出提升，并且对其中产生的能耗进行较低，降低所产生的资源能量，最终得到提升产量的效果。在节能的过程当中，如果将抽油泵自身的工作效率提升到80%的话，抽油机中的冲次就可以调整到7.5次，并且对上下的冲程速比进行调整。比如上行的频率调整到50Hz、下行的频率调整到70Hz的话，上行和下行的时间分别调整为4.5秒和3.5秒。

另外，如果现有阶段工作冲次不变的情况下，对上行下行的冲程速比进行调整，也可以实现有效减少能耗的效果。在该油田当中含油量是相当少的，并且油井本身的漏失现象也相对严重，因此需要保持原先冲次不变的情况下，对该油田当中的上行下行的冲程时间进行改变，将上行冲程的时间变为4秒，下行冲程的时间改变为6秒。利用对抽油泵当中的电机上下冲程的输入频率进行改变来实现有效的节能效果。利用此种方式下的上行冲程频率升高的情况下，电机自身的转速就会得到升高，因此电机的额定功率不能超出电机的额定功率，从而在提升电机的输入功率的同时还可以保证电机不会遭到损坏。根据上述的表达，可以对经过调整之后的上行冲程功率进行有效调整，保证电机自身不会受到损坏，在上冲程功率的增加情况下，对上冲程时间进行减少，保证下冲程的功率降低，保证耗电量不会得到减少。如果抽油泵自身的上行速度比较快的话，游动阀就会得到迅速的关闭，在很大程度上减少抽油泵的漏失情况，提升抽油泵的工作效率。

3 抽油泵的节能新构想

在上文当中对抽油泵的使用方式和原理进行了分析，也就是利用双馈发电机组来组成大型的发电机装置，从而实现逐渐向抽油泵来进行电机的驱动效果，从而对由于风力转换过来的电力进行有效的补充，最终达到节能的目的。在应用抽油泵进行工程应用的过程当中，需要进行以下几个步骤：

首先需要将抽油泵安装在室外的旷野当中，捕捉自然风力，将风力资源作为动力的来源，从而达到节能目的，实现可持续化发展。

由于抽油泵属于一种离散型的设备，在采集石油的过程中需要电力设备对其进行单独的供电，采用风力发电很大程度上减少了系统的开发难度和费用。

另外，抽油泵属于一种稳定性相对良好的设备，在容量恰当的配套设备装置的配合之下，很快会实现投资的回报，带来良好的经济效益和社会效益。本文所阐述风力发电装置进在很大程度上减少对设备的造价，并且还能实现恒压频比的供电，对电动机实现有效的驱动，从而在运行方面达到理想的状态，对系统本身的优化也造成了积极的影响。

抽油泵变频调速之后通过技术增产的方式，对抽油泵的工作效率进行大幅度提升，从而实现增产节能的效果。如果油田本身的产量提升率按照16.05%计算，平均节电率可达到25.4%，经过计算可以对该油田的经济情况进行有效的计算。

在增产以及耗电量的费用方面，如果单井的油田平均每天的产量是0.131吨，有效的生产天数按照350天进行计算，则在经过变频调速改造之后，产值可以达到0.131吨×1800元×350天=82530元。

在设备的消耗方面，可以利用原先的电动机来实现生产，并且还需要购置PLC控制器和单片机。在利用变频调速的方式下，在设备自身的投资方面是相对较大的，但是可以在很大程度上节约电能的消耗的同时，保证石油的产量，从经济效益的角度方面来说，经济的成本消耗回收时间是相对较高的。另外，在电子技术的不断发展过程当中，变频器以及单片机等设备价格也趋于不断下降的状态。