油田抽油机结构

抽油机结构

1 引言

石油化工行业是国民经济发展的基础行业，同时也是耗能大户。目前，我国石油化工行业中抽油机的保有量在10万台以上，电动机装机总容量在3500MW，每年耗电量逾百亿kW·h。抽油机的运行效率特别低，在我国平均效率为25.96％，而国外平均水平为30.05％，年节能潜力可达几十亿kW·h。我国的油田不像中东的油田那样有很强的自喷能力，多为低渗透的低能、低产油田，大部分油田要靠注水压油入井，再用抽油机把油从地层中提升上来。以水换油或者以电换油是我国油田的现实，因而，电费在我国的石油开采成本中占了相当大的比例，所以，石油行业十分重视节约电能。多年来，各采油厂一直在抽油机节能的问题上下功夫，近几年的实践证明，变频调速是最理想的高效调速节电技术。在油田生产中，应用变频技术，一是改造“大马拉小车”设备，适应变工况运行，二是生产工艺自动化的需要，作为闭环系统中理想的执行器。因为油田生产的特殊性，选用变频器常重点考虑操作简单化，运行的安全性、可靠性、经济性，出现故障后系统处理的灵活性。变频技术的发展日新月异，在油田生产中也由过去的简单应用发展到系统集成，自动控制。所以，我们面临的问题是怎样做到变频、电机、负载整个系统应用最优化，节电效益最大化。

2 抽油机介绍及相关功能需求

抽油机(俗称叩头机)是石油开采中的必备设备。一般，每个原油生产井都至少使用一台抽油机，将深藏在地下(或海水中)的石油通过抽油管抽出。图1给出了抽油机的结构图。抽油机的每个工作循环可分为上提抽油杆，下放抽油杆，从上提抽油杆转换为下放抽油杆，从下放抽油杆转换为上提抽油杆四个阶段。

图1 抽油机结构图

图1中: 1—底座; 2—支架;

3—悬绳器; 4—驴头;

5—游梁; 6—横梁轴承座;

7—横梁; 8—连杆;

9—曲柄销装置; 10—曲柄装置;

11—减速器; 12—刹车保险装置;

13—刹车装置;14—电动机;15—配电箱。

抽油机的负荷电流曲线如图2所示。显然抽油机的负载为一周期性变化的负载。抽油机由于其特殊的运行要求，所匹配的拖动装置必须同时满足三个最大的要求，即最大冲程，最大冲次，最大允许挂重。另外，还须具有足够的堵转转矩，以克服抽油机启动时严重的静态

不平衡。因此，往往抽油机在设计时确定的安装容量裕度较大。

图2 抽油机负荷曲线图

抽油机是油田用电的主要设备之一，它的动作原理是由交流电动机恒速运转拖动抽油泵，沿着重力作用方向进行往复运动，从而把原油从数百至数千米的井下抽到地面。分析其负载特性可知其惯量较大，而不同的油井的粘度大小又很不同，当油的粘度较大时，泵的效率也变低，往往启动也很困难。该负载又是周期负载，上升、下降行程负载性质亦不同，下降时尚带有位势负载性质。为适应这些复杂的工况，抽油机的配置及其实际工作状态往往只能是大马拉小车。当油井的地下渗透能力小于抽油机的泵排量时(绝大多数油井如此)，为了提高抽吸效率，降低单位产量的能耗指标，最直接的办法是实行间抽。但是大多数的油井是不允许间歇性工作的，因为如果长时间停机的话，轻则会影响产油量，重则会使油井无法再开启。这是因为含蜡量高或含盐量高以及油的粘稠度高，且地处高寒地区的油井，如果间歇工作，会造成井口结蜡、结盐或结油的后果，使油井无法再开启;对于注水油井，如果停止抽取，势必会影响产油量，这将是得不偿失的事，对于这类油井，就要采用其它的节能方法。为了使抽油泵的排量与油井的渗透能力相适应，可以通过改变抽油机的电动机转速来实现。抽油泵是一种柱塞泵，对电动机来讲是一种恒转矩性的负载，也即电动机的电功率与其转速成正比。抽油机电机的负荷是一周期性脉动负荷,并迭加有瞬间的冲击。抽油机电机的负荷曲线上有两个峰值,分别为抽油机上下冲程的“死点”。抽油机自由停车后再启动时，总是

从死点处启动,因此抽油机电机要求启动转矩大。为了保证足够大的启动转矩,抽油机电机正常运行时负荷率很低,一般在20%左右,负荷率高的也不过30%。低负荷率运行造成功率因数低,效率低,电能浪费大。因此，在设计选配抽油机电机时，普遍的做法是令其抽取量大于实际负荷。它所带来的新问题是当抽油机排量过剩时，抽油机的运行会出现无功抽取，出现空抽或泵空状态，伴随泵空还会产生井喷、气锁等事故，而井喷、气锁又是导致钻具组、泵装置甚至地面设备损坏的主要原因。另外，由于过度的不间断运行，机械设备的损耗也相应上升，造成传统抽油机成本高，噪音大，运行可靠性低。有效控制泵空是亟待研究的课题。抽油机是油田耗能大户，用电量约占油田总用电量的40％，其总体效率很低，据调查一般在30％左右，过剩的抽油能力令抽油机的无功抽取时间增加，造成油井开采的电费成本居高不下，能源浪费十分严重。因此，抽油机的节能潜力非常可观。

3 抽油机采用伦茨变频调速系统后性能分析

近年来，市场上直接针对抽油机的节电技术主要有两大类:一是开发不同类型的抽油机节能电机，如超高转差率电动机、三相永磁同步电机、高启动转矩双定子结构电机和电磁调速电机等。但由于资金投入太大，在许多油田用节能电机取代普通异步电机尚无法全面推广。二是使用节能配电箱，其中包括定子绕组Y-Δ转换调压和电容器动态无功补偿及静态无功补偿等。采用改变定子绕组的接法可以改变电机电压，但电机只能得到固定电压，节电效果并不理想。虽然有些装置采用双向晶闸管实现定子电压随负载变化连续调节，节电效果较好，但是电源电流波形发生畸变，电网谐波污染严重，不宜大面积长期使用。而采用变频调速控制，则可以改变抽油机长期处于低效做功的状态，使其工作方式与油井实际负荷相匹配，保证每次都抽油，减少低效甚至无效抽取，从而降低电费开支，减少维护成本，提高运行效率，图3为过去抽油机的控制方案。

图3 过去抽油机的控制方案

在抽油机采用伦茨变频调速技术后，有如下几个方面的显著效果:

(1) 变频器具有软起动功能起动时电流较小，对电网冲击小，起动时能耗大为降低。避免了启动时的相当于3~7倍的额定电流，避免了不必要的电能损耗。耗同时减少了对电动机，变速箱，抽油机等大机械的冲击，延长了相关设备的使用寿命。在工作中电机的功率因数可从0.2~0.5提高到0.9，减轻电网和变压器的负担，降低线损，大量减少了无功损耗;

(2) 引进变频器控制可实现设备上，下行程自动识别从而控制抽油机上、下行程的电机运行频率分别可调，以改变抽油机上、下行程的运行速度。亦可对变频器能耗制动进行准确控制，以使变频器更适应该运行工况。加上抽油机冲次的任意调节，可使用抽油机的抽汲参数对不同油井而言更趋合理，当调节适当时，可提高泵的充满系数，减少泵的漏失，从而提高泵效达到增产目的。冲次的任意调节，可不停机调节产量，解决了因更换皮带轮调速造成的停产，从而提高了生产效率。同时达到满足泵效的情况下耗用最少的电能;

(3) 由于抽油机下行时负载性质为位势负载，变频器加装能耗制动功能后恰能适应其工况。

对于改变抽油机转速调节最佳工作状态带来很大方便。在现场应用中感觉到，上行速度慢于下行速度的工作方式往往较为理想，在提高了泵的充满系数的同时也提高了泵效，从而提高了采油量。分段转速控制，通过变频器对抽油机转速调节，根据抽油机的特殊工况，把转速控制细化为上冲程转速和下冲程转速控制，在上冲程时电机工作在50Hz以上，提高转速，下冲程电机工作在20~30Hz减小转速，从而降低漏失，提高泵效;

(4) 油田采油的特殊地理环境决定了采油设备有其独特的运行特点:油井的供油状况不是保持不变的，抽油机工作情况的连续变化，取决于地底下的状态，若始终处于工频运行势必造成电能浪费。另一方面，油田抽油机为克服大的起动转矩，采用的电动机远远大于实际所需功率，工作时电动机利用率一般为20%～30%，最高不会超过50%，电动机常处于轻载状态，造成巨大的电能浪费。若应用高效回馈型制动单元，结合伦茨变频器实现“变频+回馈”的完美节能增效控制方式，相比将抽油机发电状态产生能量用电阻就地消耗，通常能够将白白消耗的多大20%的电能回馈电网，在提高泵效的同时，达到最佳节能效果。

4 伦茨变频器具体特应用和参数设置

随着现代电力电子技术的发展，伦茨变频器已是十分成熟的电气产品，并且其价格也已经大幅度下降，在抽油机上大量推广变频调速节能改造已经成为可能。

图4 采用公用直流母线的多变频器系统主回路

目前，在国内的油田所采用的抽油设备中，采用变频调速进行控制的节能效果十分可观。主电路如图4所示。伦茨(Lenze)公司是欧洲率先将变频技术应用于交流调速系统开发的厂家，并于20世纪90年代建成了欧洲第一条全自动化变频器生产线。在变频器及其他所有产品的设计和制造过程中，伦茨始终遵循通用性、开放性、灵活性兼备的原则。完整的产品体系，合理的等级搭配，以及强大的普适性使伦茨变频器广泛应用于石油化工行业的各种机械。伦茨系列变频器卓越的品质，众多的功能，紧凑的设计，简易的操作安装，代表了当代变频器发展新潮流。卓越的性能首先表现在转矩特征曲线中。伦茨系列变频器可提供2倍额定转矩、1.5倍额定电流。根据拖动与再生运动状态极限电流的分别设定，给出每个操作点的制动保护。因此驱动系统可承受大负荷并可提供高动态性能。在5~50Hz的频率范围内，在无速度传感器方式下，速度控制精度可高达1%以内。两套参数集可通过端子切换以适应不同工艺要求，每套参数集可提供4个频率段，先进的FTC控制方式，可在任意频率下无需制动单元进行直流制动，内置PID调节器、皮带监控(V020版本)。如图5所示，变频器的参数见附表。某油田采用伦茨55kW变频器一次改造128眼油井，收到了良好的节电、增产的双重效果，其它油田应用效果亦较理想。根据以往实例，节能均在20%以上，并获得不同程度的增产。

附表抽油机变频器主要参数设定表

5 结束语

由于应用了正确的变频调速系统，使抽油机动态适应油井负荷变化，也可方便地进行参数调节。配以流量、载荷等传感器，可实现最经济的控制。同时其软起动性能好，对延长抽油机寿命，减少维护费用有利。节能效果最好，能耗基本上与转速成正比，只要降速，肯定节能。是抽油机节能电控装置的发展方向。随着电力电子技术的发展，变频器价格将进一步降低，而性能将进一步提高。变频调速这一技术正越来越广泛的深入到各行各业中。应用变频调速技术也是企业改造挖潜、增加企业效益的一条有效途径。尤其是在石油及化工行业中高能耗、低产出的设备较多，采用变频调速装置将使企业获得巨大的经济利益，同时这也是国民经济可持续发展的需要。

油田抽油机案例

海利普变频器在油田抽油机上的应用 进入21世纪，变频调速技术得益于其优异的节能特性和调速特性，在我国油田中得到广泛应用，中国产值能耗是世界上最高的国家之一。要解决产品能耗问题，除其它相关的技术问题需要改进外，变频调速技术已成为节能及提高产品质量的有效措施。油田作为一个特殊行业，有其独特的背景，油田中变频器的应用主要集中在游梁式抽油机控制、电潜泵控制、注水井控制和油气集输控制等几个场合。游梁式抽油机俗称“磕头机”，是目前各个油田所普遍采用的抽油机，但是目前的抽油机系统普遍存在着效率低、能耗大、冲程和冲次调节不方便等明显的缺点。 一、磕头机的工作原理： 图1 磕头机 如图1游梁式抽油机实物图所示,当磕头机工作时，驴头悬点上作用的载荷是变化的。上冲程时，驴头悬点需提起抽油杆柱和液柱，在抽油机未进行平衡的条件下，电动机就要付出很大的能量。在下冲程时，抽油机杆柱转而对电动机做功，使电动机处于发电机的运行状态。抽油机未进行平衡时，上、下冲程的载荷极度不均匀，这样将严重地影响抽油机的四连杆机构、减速箱和电动机的效率和寿命，恶化抽油杆的工作条件，增加它的断裂次数。为了消除这些缺点，一般在抽油机的游梁尾部或曲柄上或两处都加上了平衡重，如图1所示。这样一来，在悬点下冲程时，要把平衡重从低处抬到高处，增加平衡重的位能。为了抬高平衡配重，除了依靠抽油杆柱下落所释放的位能外，还要电动机付出部分能量。在

上冲程时，平衡重由高处下落，把下冲程时储存的位能释放出来，帮助电动机提升抽油杆和液柱，减少了电动机在上冲程时所需给出的能量。目前使用较多的游梁式抽油机，都采用了加平衡配重的工作方式，因此在抽油机的一个工作循环中，有两个电动机运行状态和两个发电机运行状态。当平衡配重调节较好时，其发电机运行状态的时间和产生的能量都较小。 二、变频器在抽油机的应用控制问题： 我国大部分油田采用的抽油设备中，以游梁式抽油机最为普遍，数量也最多。但是游梁式抽油机运行效率非常低，电能浪费大。因此，抽油机节能潜力非常巨大。 1. 变频器在抽油机的控制问题主要体现在如下几个方面： （1）再生能量的处理问题, 游梁式抽油机运动为反复上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块提升时，类似杠杆作用，将采油机杆送入井中；滑块下降时，将采油杆提出带油至井口，由于电动机转速一定，滑块下降过程中，负荷减轻，电动机拖动产生的能量无法被负载吸引，势必会寻找能量消耗的渠道，导致电动机进入再生发电状态，将多余能量反馈到电网，引起主回路母线电压升高，势必会对整个电网产生冲击，导致电网供电质量下降，功率因数降低的危险；频繁的高压冲击会损坏电动机，造成生产效率降低、维护量加大，极不利于抽油设备的节能降耗，给企业造成较大经济损失 （2）冲击电流问题 如图1所示游梁式抽油机是一种变形的四连杆机构，其整机结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷。对于支架来说，如果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致，那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断地工作。也就是说抽油机的节能技术取决于平衡的好坏。在平衡率为100％时电动机提供的动力仅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等，平衡率越低，则需要电动机提供的动力越大。因为，抽油载荷是每时每刻都在变化的，而平衡配重不可能和抽油载荷作完全一致的变化，从而造成过大的冲击电流，冲击电流不仅无谓浪费掉大量的电能，而且严重威胁到设备的安全，同时也给变频器调速控制带来很大的困难：一般变频器的容量是按电动机的额定功率来选配的，过大的冲击电流会引起变频器的过载保护动作而不能正常工作。 除上述两方面问题外，油田采油的特殊地理环境决定了采油设备有其独特的运行特点：在油井开采前期储油量大，供液足，为提高功效可采用工频运行，保证较高产油量；在中后期，由于石油储量减少，易造成供液不足，电动机若仍工

抽油机节能

一、游梁式抽油机的工作原理和能耗分析 1.工作原理游梁式抽油机的工作原理是动力机经由传动皮带将高速旋转运动传递到减速箱,做三轴减速,后由曲柄连杆将动力机产生的高速旋转运动转变为使游梁上下摆动的垂直运动,最后悬绳器通过抽油杆带动抽油泵柱塞上、下循环往复运动,将原油汲取上来。 2.能耗分析电动机损耗:包含各种热损失,摩擦损失以及材质损失。电动机功率越大,铜损越大,影响抽油机平衡。经测算,多数抽油机仅能达到最佳状态的六七成,具有巨大节能潜力。传动损失:机械摩擦传动损耗与润滑条件和抽油机平衡有关。但目前使用的传动皮带转动效率高,在润滑条件好的状态下节能空间有限。减速箱损失:主要有减速箱的齿轮与轴承之间的摩擦造成。减少减速箱损失最关键在于润滑,润滑不足不仅会使能耗上升,还会加速齿轮跟轴承的磨损,缩短使用寿命。换向及平衡损失:在换向结构一定的条件下,能量损耗较小,运行速率高,节能空间不大,而平衡方式的选择不同,对扭矩曲线的峰值有重要影响。 二、游梁式抽油机的节能指标和思路 1.节能衡量指标(1)电控技术水平包含电动机特性,负荷率,功率因素等指标。目前游梁式电动机主要通过改良电源频率,机械性能来提高节能水平。 (2)光杆载荷由抽油机本身的运动性能影响,可以通过改变抽油机的结构,以降低光杆最大载荷值,实现节能的目的。 (3)曲柄轴净扭矩由抽油机的平衡性能影响,改善平衡性的主要方法是改变抽油机平衡方式,如由原来游梁,曲柄及复合平衡改为连杆,随动等新的平衡方式。 2.节能思路(1)通过改进抽油机的结构来实现节能这种思路的重点在于完善抽油机四杆机构的优化设计和改进抽油机平衡方式来使曲柄轴净扭矩曲线的形状以

抽油机的开题详细报告.doc

抽油机的开题报告 抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”，通过加压的办法使石油出井，常见抽油机即游梁式抽油机是油田广泛应用的传统抽油设备，通常由普通交流异步电动机直接拖动。 一、课题的意义。 抽油机的产生和使用由来已久，迄今已有百年历史。应用最早，普及最广的属常规型游梁式抽油机，早在140年前就诞生了，至今在世界各产油国中仍占绝对优势。其结构简单、可靠耐用、易损件少、操作简单、维修方便、维护费用低，使其经久不衰。然而，随着油田的不断开发，要求抽油机具有长冲程、大负载、能耗低、体积小、重量轻等性能特点来满足日益发展的油田开发的需要。 游梁式抽油机井数量多，其工作性能，特别是节能性能直接影响采油成本。在采油成本中，抽油机电费占30%左右，年耗电量占油田总耗电量的20%——30%，为油田电耗的第2位，仅次于注水。游梁式抽油机抽油系统的总效率在国内一般地区平均只有%——23%，先进地区至今也不到30%，可见降低抽油系统高能耗的迫切程度与难度。 自动调节平衡式抽油机的结构特点决定了其节能特性，具有平衡效果好、光杆最大载荷减小、节能效果好等特点。与同级常规抽油机相比，所配备电动机功率可小20%;以相同挂泵深度

条件下油井每度电的出油量相比，比常规抽油机节约能耗35%左右。美国前置型抽油机比常规型抽油机节能31.9%~39.60%，我国该型机比常规型抽油机节能34.9%。因此，完善和发展游梁式抽油机设计理论，研制节能效果显著的节能型游梁式抽油机对于抽油机井节能降耗、提高举升系统的经济效益和我国石油工业发展具有重要的实际意义和极大的深远影响。 二、国内外发展现状及方向。 在世界范围内，研究与应用抽油机已有100多年历史。在百余年的采油实践中，抽油机发生了很大变化。特别是近20年来，世界抽油机技术发展较快，先后研发了多种新型抽油机。抽油机的各项技术经济指标达到了有史以来的最高水平。目前，世界上生产抽油机的国家主要有美国、俄罗斯、法国、加拿大和罗马尼亚等。美国石油学会APISpec11E《抽油机规范》中规定，抽油机共有77中规格。美国Lufkin公司生产B，C，M，A等四种系列抽油机：B系列游梁平衡抽油机8种规格;C系列曲柄平衡抽油机64种规格;M系列前置式抽油机46种规格;A系列前置式气动平衡抽油机26种规格。 俄罗斯生产13种规格游梁抽油机。法国Mape公司生产种规格曲柄平衡游梁抽油机以及立式斜井抽油机和液缸型抽油机。加拿大生产液、电、气组合一体式HEP抽油机。罗马尼亚按美国API标准生产51种规格的游梁抽油机，35种规格的前置式抽油机及前置式气动平衡抽油机。目前，世界上抽油机最大下泵深度

油田抽油机节能

油田抽油机节电器特点： ·油田抽油机节电器优化油泵运行，精确控制停机时间，有效提高产量。 ·油田抽油机节电器大幅降低高峰电力需求和无效抽取时间，节电效果显著。 ·油田抽油机节电器有效消除液锤效应，降低机械系统故障。 ·油田抽油机节电器延长设备使用寿命，降低维护保养费用。 ·产量预测算法，可对油井状态精确评测。 ·井下、地面、电机全方位控制 ·高峰及最小负荷保护 ·变频控制选项 ·自动能量优化控制 ·故障旁路系统 油田抽油机节电器产品性能 1.自动的能量优化控制 2.具有完善的保护及故障显示功能 3.软启动软停车大大降低了启动电流，同时由于提高了功率因素，从而改变了电网的运行状态，使现在的供电系统可以给增加一倍以上数量的抽油机供电。 油田抽油机节电器工作环境： ·适用于各种恶劣的自然环境 ·适合于抽油机电机节电 油田抽油机节电器技术参数： 电源电压：约380V±10% 电源频率： 50Hz~60Hz 节电率： 20%~60% 功率因素提高：≥0.8 功率控制范围： 7.5KW~90KW 一、概述 自从100多年前，以燃烧石油制品为动力的机器诞生以来，对石油的需求量飞速增长，也为石油工业的发展提供了契机。随着采油业的发展，产生了被广泛使用的油井举升设备——抽油机。抽油机的种类繁多，技术发明有数百种。从采油方式上可分为两类，即有杆类采油设备和无杆类采油设备。有杆类采油设备又可分为抽油杆往复运动类（国内外大量使用的游梁式抽油机和无游梁式抽油机）和旋转运动类（如电动潜油螺杆泵）；无杆类采油设备也可分为电动潜油离心泵，液压驱动类（如水力活塞泵）和气举采油设备。 我国的油田不像中东的油田那样有很强的自喷能力，多为低渗透的低能、低产油田，大部分油田要靠注水压油入井，再用抽油机把油从地层中提升上来。以水换油或者以电换油是我国油田的现实，因而，电费在我国的石油开采成本中占了相当大的比例，所以，石油行业十分重视节约电能。目前，我国抽油机的保有量在10万台以上，电动机装机总容量在3500MW，每年耗电量逾百亿kWh。抽油机的运行效率特别低，在我国平均效率为25.96％，而国外平均水平为30.05％，年节能潜力可达几十亿kw·h。除了抽油机之外，油田还有大量的注水泵、输油泵和潜油泵等设备，总耗电量超过油田总用电量的80％，可见，石油行业也是推广“电机系统节能”的重点行业。

油田抽油机日常维护保养

龙源期刊网 https://www.docsj.com/doc/387655444.html, 油田抽油机日常维护保养 作者：张骅 来源：《科学与财富》2020年第01期 摘要：为了提升油田抽油机工程的效率，本文结合实际，在分析抽油机井现场异常状况判断内容的同时，对它的日常维护保养方案进行总结分析。希望相关方案的提出，可以提升油田抽油机的工作效率。 关键词：网油田;抽油机;日常维护;保养 前言 在井下进行作业时，对于施工人员来说，抽油机井的运行参数需要进行严格的检查，并对参数进行核对，保证参数的准确性，通过这样的方式，能够为抽油机井提供更加稳定的安全保障。在井下作业的过程中，许多步骤以及工具都需要进行检查工作，除了机井的油管需要进行分析工作以外，抽油泵也需要对运营状况进行检测工作。抽油机井需要进行维护工作，因此，只有对抽油机井可能出现的故障问题进行深入的理解，才能够保证各项维护工作能够达到预期的目的。 1抽油机井现场异常状况判断 1.1当前抽油机井的分类 当前在我国，油田事业正在不断发展的过程中，实际的运行中，主要是通过抽油机和井下油杆泵之间的结合进行的。当前在开采油田时，抽油机与井下油杆泵相结合的方式是最常见的作业方式，除此之外，根据抽油杆的不同，可以进行分类，例如普通钢杆井以及连续杆井等等。抽油机的不同，会产生不同的效果，然而所有抽油机的的原理大致是相同的，油杆通过上下运动进行原油的采取。 1.2抽油机井异常状况分析 在对抽油机进行维护时，需要对部分情况进行严格的检查工作，例如电流、流量以及压力的变化等等。对电流情况进行分析，能够对抽油机进行分析，如果出现故障问题能够及时进行故障的分析工作。对流量情况进行分析，能够对抽油机的运行工作进行检查，如果出现流量下降的情况，则需要及时进行处理。 1.3抽油机井抽油泵故障判断

抽油机设计

摘要 抽油机是将石油从地下开采到地上的采油设备，它的产生和使用由来已久，已有百年历史。其中应用最早、普及最广的是游梁式抽油机，早在130年前就诞生了。常规游梁式抽油机具有结构简单、容易制造、可靠性高、耐久性好、维修方便、适应现场工况等优点，在采油机械中占有举足轻重的地位，在今后相当长的一段时间内仍是油田首选的采油设备。但是由于常规游梁式抽油机本身的结构特征，决定了其具有平衡效果差，曲柄轴净扭矩波动大，存在负扭矩、工作效率低和能耗大等缺点。本文主要是针对一种节能效果较好的双驴头抽油机进行设计。双驴头抽油机是将常规游梁式抽油机的游梁后臂加装后驴头, 用驱动绳来代替连杆的硬连接, 以满足变力臂的工作要求。这种抽油机节能效果较好, 是目前除常规机外发展最迅速的机型，应为油田新井投产首选机型。 关键词：抽油机；双驴头；节能效果

Abstract Pumping units is the production of oil from the ground to the ground equipment, generation and use of it for a long time, has a history. Is one of the earliest and most widely popular of beam-pumping unit, was born as early as 130 years ago. Conventional beam pumping unit with a simple structure, easy to manufacture, high reliability, durability, easy maintenance, adapt to the conditions and so on, play a vital role in the production machinery, quite a long time in the future is still the preferred oil production in oil field equipment. But due to the structural characteristics of conventional beam pumping unit itself, determines that they have poor balance, net torque fluctuation of crank shaft, torque, efficiency, low energy consumption and other disadvantages. This article is intended for a better design of dual Horsehead pumping unit energy saving effect. It will beam of conventional beam pumping unit rear arm fitted horse head, by driving rope to replace the hard-link connection, to meet the requirements of arm. This energy-saving pumping unit works well, is at present apart from the General model of the fastest. This system efficiency and power saving rate for energy saving effect evaluation indicators, undertake a study on energy saving effect of double horse head, results showed that average power saving rate of 13 per cent of dual Horsehead pumping unit. 53%, energy-saving effect is good, for the production of a new oil well preferred models. Keywords: pumping unit；double horse head；energy saving effect

变频器在油田磕头机上的节能与能量

变频调速技术得益于其优异的节能特性和调速特性，在我国油田中得到广泛应用，中国产值能耗是世界上最高的国家之一。要解决产品能耗问题，除其它相关的技术问题需要改进外，变频调速技术已成为节能及提高产品质量的有效措施。 油田作为一个特殊行业，有其独特的背景，油田中变频器的应用主要集中在游梁式抽油机控制、电潜泵控制、注水井控制和油气集输控制等几个场合。游梁式抽油机俗称“磕头机”，是目前各个油田所普遍采用的抽油机，但是目前的抽油机系统普遍存在着效率低、能耗大、冲程和冲次调节不方便等明显的缺点。具体怎么样应用可以参照SAJ变频器在游梁式抽油机上的应用。 1.磕头机工作原理 当磕头机工作时，驴头悬点上作用的载荷是变化的。上冲程时，驴头悬点需提起抽油杆柱和液柱，在抽油机未进行平衡的条件下，电动机就要付出很大的能量。在下冲程时，抽油机杆柱转而对电动机做功，使电动机处于发电机的运行状态。抽油机未进行平衡时，上、下冲程的载荷极度不均匀，这样将严重地影响抽油机的四连杆机构、减速箱和电动机的效率和寿命，恶化抽油杆的工作条件，增加它的断裂次数。为了消除这些缺点，一般在抽油机的游梁尾部或曲柄上或两处都加上了平衡重，如图1所示。这样一来，在悬点下冲程时，要把平衡重从低处抬到高处，增加平衡重的位能。为了抬高平衡配重，除了依靠抽油杆柱下落所释放的位能外，还要电动机付出部分能量。在上冲程时，平衡重由高处下落，把下冲程时储存的位能释放出来，帮助电动机提升抽油杆和液柱，减少了电动机在上冲程时所需给出的能量。目前使用较多的游梁式抽油机，都采用了加平衡配重的工作方式，因此在抽油机的一个工作循环中，有两个电动机运行状态和两个发电机运行状态。当平衡配重调节较好时，其发电机运行状态的时间和产生的能量都较小。 2. 变频器在抽油机的控制问题主要体现在如下几个方面 一方面是再生能量的处理问题,游梁式抽油机运动为反复上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块提升时，类似杠杆作用，将采油机杆送入井中；滑块下降时，采油杆提出带油至井口，由于电动机转速一定，滑块下降过程中，负荷减轻，电动机拖动产生的能量无法被负载吸引，势必会寻找能量消耗的渠道，导致电动机进入再生发电状态，将多余能量反馈到电网，引起主回路母线电压升高，势必会对整个电网产生冲击，导致电网供电质量下降，功率因数降低的危险；频繁的高压冲击会损坏电动机，造成生产效率降低、维护量加大，极不利于抽油设备的节能降耗，给企业造成较大经济损失。 另一方面是冲击电流问题，如图二所示游梁式抽油机是一种变形的四连杆机构，其整机结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷。对于支架来说，如果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致，那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断地工作。也就是说抽油机的节能技术取决于平衡的好坏。在平衡率为100％时电动机提供的动力仅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等，平衡率越低，则需要电动机提供的动力越大。因为，抽油载荷是每时每刻都在变化的，而平衡配重不可能和抽油载荷作完全一致的变化，才使得游梁式抽油机的节能技术变得十分复杂。因此，可以说游梁式抽油机的节能技术就是平衡技术。对长庆油田几十口油井的调查显示，只有1～2口井的配重平衡较好，绝大部分抽油机的配重严重不平衡，其中有一半以上口井的配重偏小，另有几口

变频器在油田磕头机上的应用

三晶变频器在油田磕头机上的应用 一、 前言 进入21世纪，变频调速技术得益于其优异的节能特性和调速特性，在我国油田中得到广泛应用，中国产值能耗是世界上最高的国家之一。要解决产品能耗问题，除 其它相关的技术问题需要改进外，变频调速技术已成为节能及提高产品质量的有效措施。 油田作为一个特殊行业，有其独特的背景，油田中变频器的应用主要集中在 游梁式抽油机控制、电潜泵控制、注水井控制和油气集输控制等几个场合。游梁式抽油机俗称“磕头机”，是目前各个油田所普遍采用的抽油机，但是目前的抽油机 系统普遍存在着效率低、能耗大、冲程和冲次调节不方便等明显的缺点。本文主要介绍SAJ 变频器在游梁式抽油机上的应用。 一、 磕头机的工作原理 图1 游梁式抽油机实物图 如图1,游梁式抽油机实物图所示,当磕头机工作时，驴头悬点上作用的载荷是变化的。上冲程时，驴头悬点需提起抽油杆柱和液柱，在抽油机未进行平衡的条件 下，电动机就要付出很大的能量。在下冲程时，抽油机杆柱转而对电动机做功，使电动机处于发电机的运行状态。抽油机未进行平衡时，上、下冲程的载荷极度不均 匀，这样将严重地影响抽油机的四连杆机构、减速箱和电动机的效率和寿命，恶化抽油杆的工作条件，增加它的断裂次数。为了消除这些缺点，一般在抽油机的游梁 尾部或曲柄上或两处都加上了平衡重，如图1所示。这样一来，在悬点下冲程时，要把平衡重从低处抬到高处，增加平衡重的位能。为了抬高平衡配重，除了依靠抽 油杆柱下落所释放的位能外，还要电动机付出部分能量。在上冲程时，平衡重由高处下落，把下冲程时w w w .s a j b p .c o m

储存的位能释放出来，帮助电动机提升抽油杆和液柱，减少了 电动机在上冲程时所需给出的能量。目前使用较多的游梁式抽油机，都采用了加平衡配重的工作方式，因此在抽油机的一个工作循环中，有两个电动机运行状态和两 个发电机运行状态。当平衡配重调节较好时，其发电机运行状态的时间和产生的能量都较小。 二、 变频器在抽油机的控制问题 目前，在胜利油田采用的抽油设备中，以游梁式抽油机最为普遍，数量也最多。其数量达十万台以上。抽油机用电量约占油田总用电量的40%，运行效率非常低， 平均运行效率只有25%， 功率因数低，电能浪费大。因此，抽油机节能潜力非常巨大，石油行业也是推广“电机系统节能”的重点行业。 2.1 变频器在抽油机的控制问题主要体现在如下几个方面 一方面是再生能量的处理问题,如图2所示，游梁式抽油机运动为反复上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块 提升时，类似杠杆作用，将采油机杆送入井中；滑块下降时，采油杆提出带油至井口，由于电动机转速一定，滑块下降过程中，负荷减轻，电动机拖动产生的能量无法被负载吸引，势必会寻找能量消耗的渠道，导致电动机进入再生发电状态，将多余能量反馈到电网，引起主回路母线电压升高，势必会对整个电网产生冲击，导致 电网供电质量下降，功率因数降低的危险；频繁的高压冲击会损坏电动机，造成生产效率降低、维护量加大，极不利于抽油设备的节能降耗，给企业造成较大经济损失。 图2 常规曲柄平衡抽油机 另一方面是冲击电流问题，如图二所示游梁式抽油机是一种变形的四连杆机构，其整机结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷。对于支架来说，如果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致，那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断地工作。也就是说抽油机的节能技术取决于平衡的好坏。在平衡率为100％时电动机提供的动力仅用于提起w w w .s a j b p .c o m

油田抽油机节能方式综述及解决方案

前言 目前，抽油机是应用最普遍的石油开采机械之一，也是油田耗电大户，其用电量约占油田总用电量的40％，且总体效率很低，据调查一般在30％左右。油田抽油机负载是独具特点的时变负载：有动、静负载特性之分。起动初始状态要求拖动电机的起动力矩是抽油机实际负载的3－4倍，甚至更大，起动力矩是抽油机选配电机的第一要素。当起动力矩适用则负载功率必然匹配不佳，运行负载功率都远小于电机的额定功率，即所谓“大马拉小车”现象。过剩的抽油能力令抽油机的无功抽取时间增加，造成油井开采的电费成本居高不下，能源浪费十分严重。可见抽油机的节能潜力非常可观。 1抽油机井节能技术 抽油机-深井泵举升本身是一种耗能的举升工艺，一旦在测试中发现能耗为负，则一定说明测试中存在问题。但是由于抽油机-深井泵举升过程中由于悬点载荷呈周期性变化，悬点载荷的不均匀性，必然导致在其能耗过程中表现出了一定的特殊性。正是由于这种特殊性，也为抽油机井实施节能降耗带来了一定的前提条件，也可以肯定地说，目前抽油机井节能措施无不针对其能耗的特殊性而采取的。 抽油机节能技术主要是围绕上述三个特点实现的。从目前应用的抽油机井节能技术主要有三大类： 一是提高功率因数类。如电容补偿、永磁电机。

二是提高电机功率利用率类。如高转差电机、多速电机、Y-Δ转换控制箱。 三是改善电机消耗功率不均衡类。主要是液力藕合器、离合器等。 1.1其它节能技术 其它节能技术中主要介绍液力藕合器、离合器的工作原理。其实这两种技术的工作原理相同，就是改善电机消耗功率不均衡。不同点是前者安装在电机的输出端，后者安装在抽油机减速箱的输入端，取代大带轮。 其原理是电机启动后，液力藕合器或离合器开始积蓄能量，当积蓄的能量足够大时，便释放能量帮助电机带动了抽油机减速箱齿轮旋转，实现了电机的软起动。在抽油机动转过程中，当负荷小时，液力藕合器或离合器积蓄能量，当负荷大时释放能量，从而使电机工作在负荷较为均衡的工作条件之下，从而实现节能。 1.2抽油机的电能消耗的特点 由于抽油机井悬点载荷呈周期性变化，因而从能耗上也会呈现出周期性变化的特点。一般情况下，我们认为抽油机井的悬点载荷在一定的时间内有着很好的重复性，因而从能耗角度也会很直接地反映其重复性。抽油机在运转过程中其能量消耗主要有以下几个方面的特点： 一是其能耗的不均衡性。主要表现在上下冲程过程能量消耗

油田抽油机结构

抽油机结构 1 引言 石油化工行业是国民经济发展的基础行业，同时也是耗能大户。目前，我国石油化工行业中抽油机的保有量在10万台以上，电动机装机总容量在3500MW，每年耗电量逾百亿kW·h。抽油机的运行效率特别低，在我国平均效率为25.96％，而国外平均水平为30.05％，年节能潜力可达几十亿kW·h。我国的油田不像中东的油田那样有很强的自喷能力，多为低渗透的低能、低产油田，大部分油田要靠注水压油入井，再用抽油机把油从地层中提升上来。以水换油或者以电换油是我国油田的现实，因而，电费在我国的石油开采成本中占了相当大的比例，所以，石油行业十分重视节约电能。多年来，各采油厂一直在抽油机节能的问题上下功夫，近几年的实践证明，变频调速是最理想的高效调速节电技术。在油田生产中，应用变频技术，一是改造“大马拉小车”设备，适应变工况运行，二是生产工艺自动化的需要，作为闭环系统中理想的执行器。因为油田生产的特殊性，选用变频器常重点考虑操作简单化，运行的安全性、可靠性、经济性，出现故障后系统处理的灵活性。变频技术的发展日新月异，在油田生产中也由过去的简单应用发展到系统集成，自动控制。所以，我们面临的问题是怎样做到变频、电机、负载整个系统应用最优化，节电效益最大化。 2 抽油机介绍及相关功能需求 抽油机(俗称叩头机)是石油开采中的必备设备。一般，每个原油生产井都至少使用一台抽油机，将深藏在地下(或海水中)的石油通过抽油管抽出。图1给出了抽油机的结构图。抽油机的每个工作循环可分为上提抽油杆，下放抽油杆，从上提抽油杆转换为下放抽油杆，从下放抽油杆转换为上提抽油杆四个阶段。

图1 抽油机结构图 图1中: 1—底座; 2—支架; 3—悬绳器; 4—驴头; 5—游梁; 6—横梁轴承座; 7—横梁; 8—连杆; 9—曲柄销装置; 10—曲柄装置; 11—减速器; 12—刹车保险装置; 13—刹车装置;14—电动机;15—配电箱。 抽油机的负荷电流曲线如图2所示。显然抽油机的负载为一周期性变化的负载。抽油机由于其特殊的运行要求，所匹配的拖动装置必须同时满足三个最大的要求，即最大冲程，最大冲次，最大允许挂重。另外，还须具有足够的堵转转矩，以克服抽油机启动时严重的静态 不平衡。因此，往往抽油机在设计时确定的安装容量裕度较大。

抽油机结构图

1 引言 石油化工行业是国民经济发展的基础行业，同时也是耗能大户。目前，我国石油化工行业中抽油机的保有量在10万台以上，电动机装机总容量在3500MW，每年耗电量逾百亿kW·h。抽油机的运行效率特别低，在我国平均效率为25.96％，而国外平均水平为30.05％，年节能潜力可达几十亿kW·h。我国的油田不像中东的油田那样有很强的自喷能力，多为低渗透的低能、低产油田，大部分油田要靠注水压油入井，再用抽油机把油从地层中提升上来。以水换油或者以电换油是我国油田的现实，因而，电费在我国的石油开采成本中占了相当大的比例，所以，石油行业十分重视节约电能。多年来，各采油厂一直在抽油机节能的问题上下功夫，近几年的实践证明，变频调速是最理想的高效调速节电技术。在油田生产中，应用变频技术，一是改造“大马拉小车”设备，适应变工况运行，二是生产工艺自动化的需要，作为闭环系统中理想的执行器。因为油田生产的特殊性，选用变频器常重点考虑操作简单化，运行的安全性、可靠性、经济性，出现故障后系统处理的灵活性。变频技术的发展日新月异，在油田生产中也由过去的简单应用发展到系统集成，自动控制。所以，我们面临的问题是怎样做到变频、电机、负载整个系统应用最优化，节电效益最大化。 2 抽油机介绍及相关功能需求 抽油机(俗称叩头机)是石油开采中的必备设备。一般，每个原油生产井都至少使用一台抽油机，将深藏在地下(或海水中)的石油通过抽油管抽出。图1给出了抽油机的结构图。抽油机的每个工作循环可分为上提抽油杆，下放抽油杆，从上提抽油杆转换为下放抽油杆，从下放抽油杆转换为上提抽油杆四个阶段。

图1 抽油机结构图 图1中: 1—底座; 2—支架; 3—悬绳器; 4—驴头; 5—游梁; 6—横梁轴承座; 7—横梁; 8—连杆; 9—曲柄销装置; 10—曲柄装置; 11—减速器; 12—刹车保险装置; 13—刹车装置;14—电动机;15—配电箱。 抽油机的负荷电流曲线如图2所示。显然抽油机的负载为一周期性变化的负载。抽油机由于其特殊的运行要求，所匹配的拖动装置必须同时满足三个最大的要求，即最大冲程，最大冲次，最大允许挂重。另外，还须具有足够的堵转转矩，以克服抽油机启动时严重的静态不平衡。因此，往往抽油机在设计时确定的安装容量裕度较大。

液压抽油机设计

液压抽油机设计 1 绪论 1.1 本课题来源及研究的目的和意义 随着原油储量日益减少， 开采难度的增大， 油田对新型采油方法以及采油设备的探索及 构思也在日益更新中。抽油机作为一种普及的采油设备，也在不断的构思和日益更新中。液 压抽油机作为近些年来迅猛发展的新型抽油设备，有着优于传统设备的强项。 增大载荷是本课题研究的目的之一， 是在结构最简， 材料最省得方案下尽可能的增大其 工作载荷。传统的游梁抽油机虽有大载荷的特点，但这种旧型设备体型笨重，运输和安装都 较为麻烦，尤其是海上平台更是不允许过的的大质量设备。能在质量最轻和结构最简的情况 下增大工作载荷，有着方便运输以及满足海上平台开采要求的重要意义。 节能减排是本课题研究的目的之二。到 1995 年统计的游梁抽油机总数约为 4 万台，但 使用期却没有超过 5年的， 如果每年需更换10%的设备， 使用的钢材金额会在 1.5 亿元左右。 首先不看使用寿命，这种旧型设备本省的钢材用量就非常的大。液压抽油机工作原理不是曲 柄连杆机构或者其变形，工作原理在本身结构上的改进就省去了大量的钢材，有着改善采油 设备经济性的重要意义。 此外结构上的优化方便了安装， 同时也方便了拆卸和运输， 即故障诊断更换坏损元件也 相对方便了许多。在工作上迅速的故障诊断与维修有着增加设备连续工作时间的意义。 1.2 本课题所涉及的问题在国内的研究现状及分析 我国开始研究液压抽油机是从60 年代开始的。 1966 年北京石油学院提出“液压泵—液压缸”结构的抽油机，以液压缸伸缩来完成主 要工作，同时用油管做平衡重，并利用其往复运动增大冲程。 1987 年吉林工业大学研制出YCJ-II型液压抽油机，同样以液压缸做驱动。 1992 年、1993年兰州石油机械研究所、浙江大学先后以“液压泵—液压马达”结构研 制出新型液压抽油机。此后至近几年来，随着油田开采的要求， 液压技术、密封技术的发展， 液压元件的成熟，液压抽油机业迅速发展起来。 以下对上述几种抽油机作简要分析： YCJ—II型液压抽油机直接用液压缸的直线往复运动工作，具有结构简单，比常规抽油 机节能的特点。在辽河油田的实验说明其在北方冬季野外有可连续运行的能力，其液压与电 气系统亦是可行的。不足在于：安全保护措施有所欠缺，对机电一体化技术应用不足等。 YCJ12—12—2500 型滚筒式液压抽油机利用换向阀控制液压马达的正反转，以齿轮— 齿条机构实现往复运动， 同时采用了机械平衡方式。 在液压系统上弥补了YCJ—II型的不足， 同时整机平稳运行。 功率回收型液压抽油机利用了“变量泵—马达”这一特殊元件，实现了“长冲程，低冲 次，大载荷”的特点，并有安全保护功能。最重要的是它通过能量的储存于转换使功率回收， 而且相当完全，平衡也是最完美的。 1.3 本课题所涉及的问题在国外的研究现状及分析 国外对于液压抽油机的研制起步较早，但由于翻译过的外文文献较少，这里只做介绍， 不做详细分析。 1961 年美国 Axelson 公司研制出 Hydrox 长冲程 CB 型液压抽油机，冲程 1.2~7.95m， 适井深度 670~2032m，并在几个大油田获得成功的应用性实验。 1965 年苏联研制出 ArH 油管平衡式液压抽油机，可分开调节上下冲程的速度，冲程长 度 1.625~4.275m。目前，这类产品已形成产品系列。1977 年加拿大研制出HEP 型液压抽油 机。冲程 10m，最高冲次 5.0/min，悬点载荷 34.23~195.64KN。

抽油机施工组织设计汇总

施工组织设计（方案） 编制人： 审批人： 批准人： 施工单位：江汉油田瑞腾达工程有限责任公司 工程地点：甘肃省合水县 二00九年八月十日

目录 1、编制依据 (1) 2、工程概况 (2) 3、施工部署 (2) 3.1总体部署 (2) 3.2组织机构 (2) 3.3职责 (3) 3.4施工力量配备 (3) 4、施工准备 (4) 5、施工方案及技术措施 (6) 5.1总体施工方案……………………………………………………

6 6、质量和HSE管理措施 (6) 7、工期保证措施 (19) 1．编制依据 《石油天然气站内工艺管工程道施工及验收规范》SY0402—2000 《油田集输管道施工及验收规范》SY0422—97 《油气田地面管线和设备涂色标准》SY0043—96《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235—97 《现场设备、工业管道焊接工程及验收规范》GB50236—98 《手焊、手工电弧焊及气体保护焊缝破口的基本形式与尺寸》GB985

《双金属复合管道焊接工程施工及验收规范》Q/SY04—2001 《油田油气处理用钢制压力容器施工及验收规范》SY/T0448—97 《涂装前钢材表面预处理规范》SY/T0407—97《钢制容器防腐和保温工程施工及验收规范》SY/T4059—93 《工业设备及管道绝热过程施工及验收规范》GBJ126—89《通风与空调工程施工及验收规范》GB50243—97 《电气装置安装工程电力变压器、油浸电抗器、互感器施工及验收规范》GBJ148—90 《电气装置工程母线装置施工及验收规范》GBJ149—90《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB50150—91 《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168—92 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169—92 《电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范》GB50170—92 《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》GB50171—92《施工现场临时用电安全技术规范》JBJ46—88《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》GB50254—96 《石油建设工程质量检验标准建筑工程》SY4025—93《地基与基础工程施工及验收规范》GBJ202—88《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300—2001

游梁式抽油机的工作原理及节能改造的应用

游梁式抽油机的工作原理及节能改造的应用 前言： 我国的油田多为低渗透的低能、低产油田，不像中东的油田那样具有很强的自喷能力，大部分油田要靠注水压油入井，再靠抽油机把油从地层中提升上来。以水换油、以电换油是我国油田的现实，电费在我国的石油开采成本中占了很大比例。因此，石油行业十分重视节约电能。 在我国的石油开采中，机械采油井占绝大多数，其中有杆采油（有杆抽油井）占总机械采油的90%以上。全国产油量70%以上靠有杆抽油机来完成。其能耗已占油田能耗的三分之一。全国每年耗电约四十二亿人民币。由于各油田每年要有几千口新井投入生产，连同原有设备更新，每年要新增几千台抽油机。抽油机在我国石油开采有重要的地位。 目前，在油田采用的抽油设备中，以游梁式抽油机最为普遍，数量也最多。2003年，胜利油田某采油厂采用变频器对抽油机实施改造油井泵效率显著提高，日均增油2吨，节电率达到30％以上，下面简单介绍节能改造的原理和操作方案。 游梁式抽油机工作原理 它的动作原理是由交流电动机恒速运转拖动抽油泵，沿着重力作用方向进行往复运动，从而把原油从数百至数千米的井下抽到地面。分析其负载特性可知其惯量较大，而不同的油井的粘度大小又很不同，当油的粘度较大时，泵的效率也变低，往往启动也很困难。该负载又是周期负载，上升、下降行程负载性质亦不同，下降时尚带有位势负载性质。为适应这些复杂的工况，抽油机的配置及其实际工作状态往往只能是大马拉小车。游梁式抽油机运动为反复上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块提升时，类似杠杆作用，将采油机杆送入井中；滑块下降时，采油杆提出带油至井口，由于电动机转速一定，滑块下降过程中，负荷减轻，电动机拖动产生的能量无法被负载吸引，势必会寻找能量消耗的渠道，导致电动机进入再生发电状态，将多余能量反馈到电网，引起主回路母线电压升高，势必会对整个电网产生冲击，导致电网供电质量下降，功率因数降低的危险；频繁的高压冲击会损坏电动机，造成生产效率降低、维护

油田常用节能抽油机应用分析

油田常用节能抽油机应用分析 发表时间：2019-07-30T10:59:46.950Z 来源：《基层建设》2019年第14期作者：孙伟白宁 [导读] 摘要：我国的大部分油田为低能、低产油田，每年抽油机的耗电量巨大，造成了严重的能源浪费，因此应根据油田情况选择适用的节能抽油机，提升采油效率，控制能源浪费。 陕西延长石油机械装备制造有限公司陕西延安 717403 摘要：我国的大部分油田为低能、低产油田，每年抽油机的耗电量巨大，造成了严重的能源浪费，因此应根据油田情况选择适用的节能抽油机，提升采油效率，控制能源浪费。本文分析了油田中常用的几种节能抽油机，从结构特点、节能效果和使用范围比较其应用效果。 关键词：油田；节能抽油机；应用 我国油田开采耗费许多能源，大量油田为低渗透的低产油田，存在以电换油的情况。抽油机是主要的耗能设备，目前我国约有12万台抽油机，每年耗电量达到 57.6 亿 kW/h，而我国平均采油效率为25%，造成能源的浪费。在我国石油开采中电费成本占有很大比重，因此应采用节能抽油机改变这种状态，提高采油的效率，达到节能减排的作用。目前常用的抽油机类型有塔架式抽油机、矮型异相曲柄平衡抽油机、异相型复合平衡抽油机等几种，应参考抽油机的结构特点和节能效果，根据油田特点来选择使用。 1、塔架式抽油机 1.1结构特点 塔架式抽油机的特点为具有长冲程，采油效率较高，能够增加原油产出量；塔架式抽油机具有稳定的排量，动载荷也比较小；塔架式抽油机可以有效提升抽油泵和抽油杆的使用期限；另外在平衡效果方面，塔架式抽油机也具有一定的优势。 1.2 节能效果 通过在生产井上的实践对比，塔架式抽油机可以提升系统的平均效率7%，无功节电率 71%，有功节电率 28%，综合节电率34%。在标准井上进行实践对比，塔架式抽油机可以提升系统平均效率17%，无功节电率 58%，有功节电率30%，综合节电率 31%。可见在生产井的应用中，塔架式抽油机要比在标准井中节能效果更加显著。这是由于标准井的井泵较浅，水是主要的循环介质，而塔架式抽油机具有长冲程、低冲速的优点，和稠油井、深井比较起来标准井并不能够完全发挥出塔架式抽油机能够减少冲程损失、增加泵筒充满度的优势。 1.3 适用范围 塔架式抽油机具有较大的排量，调节参数也很方便，适用于产量波动较大的油井或者高产油井，同时也适用于深油井和稠油热采油井。在应用塔架式抽油机时，能够实现大泵深抽，塔架式抽油机具有的长冲程、低冲速优点，可以将泵筒充满，消除气锁，避免出现结蜡的情况。但一些抽油机在通过吊绳承载的时候会出现破股损坏，难以更换。 2、矮型异相曲柄平衡抽油机 2.1 结构特点 这种节能抽油机的游梁摆动可以达到直角，在摆动的过程中游梁和驴头能够形成一个整体。矮型异相曲柄平衡抽油机由四连杆结构组成，在运动的过程中这种结构的特点是耗用较长的上冲程时间，这时曲柄的转角是190度，下冲程在运动时耗费的时间较短，曲柄的转角为170度。 2.2节能效果 在生产井上应用矮型异相曲柄平衡抽油机，通过实践对比，可以提升系统平均效率2%，无功节电率37%，有功节电率16%，综合节电率18%。 2.3 适用范围 矮型异相曲柄平衡抽油机和常规抽油机类似，最大冲程为2.5米，抽油机的理论排量会受到限制，矮型异相曲柄平衡抽油机因此通常应用在原油产量较低的油井。另外，这种抽油机在运动中具有上冲程慢、下冲程快的特点，选择应用的时候要谨慎应用在稠油井中，避免发生油杆在下行运动时发生滞后，产生不良的影响。 3、异相型复合平衡抽油机 3.1 结构特点 一般常规的抽油机在平衡装置上的中心线会重合于曲柄中心线，而异相型复合平衡抽油机的平衡中心线会和曲柄中心线存在角度。同时异相型复合平衡抽油机的曲柄中心轴和连杆、游梁的连接销并不处于同个垂直线，这使曲柄在上冲程运动时转角大于190度，下冲程运动时转角小于170度，有效降低了曲柄在上冲程运动时形成加速度，也降低了上冲程悬点的惯性载荷，具有较好的节能效果。这种结构的特点形成了复合式的平衡教过，对曲柄轴形成的峰值转矩达到降低效果，也达到了降低耗能的目的。使用复合平衡方式改善了大负荷条件下的转矩特性，下偏杠铃以优化参数为基础，形成了升级版的符合平衡型抽油机，应综合考虑。 3.2节能效果 将异相型复合平衡抽油机应用在生产井上，经过对比提升系统平均效率4%，无功节电率41%，有功节电率19%，综合节电率22%；将异相型复合平衡抽油机应用在标准井上，提升系统平均效率4%，无功节电率22%，有功节电率9%，综合节电率10%。 3.3适用范围 这种抽油机一般应用在高含水期的开采中，也适用于开采中黏度原油和低粘度原油。由于目前油田在采用抽油机的时候普通抽油机仍然占大多数，从节省油田生产成本的角度考虑，同时也结合油田的实际生产情况，应将老旧抽油机做出改良改造，能够有效的节省成本、节约能源。在进行改造工作时，把老旧抽油机改造为复合平衡类型的抽油机较为简便，需要改造的部分比较少，方便实施进行。 4、三种抽油机效果对比 在同样的标准条件下，对三种抽油机进行应用试验获取相关的有功节电率。在抽油机增加负荷的时候，有功节电率会下降。经过数据对比，塔架式抽油机具有明显的节能效果，有功节电率为30%。主要是因为塔架式抽油机是匀速运动的生产状态，可以降低抽油机的动荷载，四连杆和无游梁结构会损失一定能量，另外塔架式抽油机是开关磁阻型电机和伺服电机，在下行运动时耗费电能较少。矮型异相曲柄平衡抽油机的有功节电率为16%，相型复合平衡抽油机的有功节电率9%。开采稠油井应采用塔架式抽油机，因其具有冲速低、低冲程长的