抽油機：節(jié)能增效之路
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[時間:2009-08-21 《石油與裝備》 關注度:0]
摘要: 抽油機，俗稱“磕頭機”，是一種常用的采油機械設備。100余年前，美國人發(fā)明了游梁式抽油機，一直沿用至今。100余年之后，其身影遍及全球大小油田，為世界各“油城”的建設發(fā)展立下了汗馬功勞。
技術(shù)進步永無止境。近20年以來，業(yè)內(nèi)...
抽油機，俗稱“磕頭機”，是一種常用的采油機械設備。100余年前，美國人發(fā)明了游梁式抽油機，一直沿用至今。100余年之后，其身影遍及全球大小油田，為世界各“油城”的建設發(fā)展立下了汗馬功勞。
技術(shù)進步永無止境。近20年以來，業(yè)內(nèi)在常規(guī)抽油機的基礎上不斷地進行著技術(shù)改進與創(chuàng)新。特別是當前，油田開發(fā)難度不斷增大、成本居高不下，節(jié)能降耗已成為油田穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)繞不開的命題，成為企業(yè)能否持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的現(xiàn)實考題。抽油機的增效節(jié)能肩負著越來越沉重的使命。
實際上，油田的節(jié)能降耗并不是從今天才開始。長久以來，常規(guī)游梁抽油機一直都一統(tǒng)天下，但始終遮掩不了高能耗的缺陷。有沒有一種比之更好的采油設備呢？近20年以來，國內(nèi)油田及制造企業(yè)一直在努力創(chuàng)新，在實現(xiàn)科技夢想期間，走過了一條節(jié)能增效的開拓之路。
節(jié)能增效，路在何方
談到節(jié)能降耗，油田并不是從今天才開始。抽油機的節(jié)能增效可以說是一個典型。如何實現(xiàn)呢？
從上世紀80年代開始，大慶油田等自噴井數(shù)開始減少，抽油機用量很大，據(jù)說，每年需要好幾千臺。與大慶油田一樣，隨著油田用電量的增加，油氣開采難度的加大，抽油機的能耗問題（一臺抽油機的動力大致在18千瓦至30千瓦）日漸擺在了國內(nèi)大油田的面前。
于是，近20年來，國內(nèi)大油田及制造企業(yè)在抽油機的節(jié)能增效上做了各種努力和嘗試。市場上先后出現(xiàn)了很多類型的抽油機產(chǎn)品及節(jié)能裝置，僅試驗、應用的各種新型抽油機就有一百多種、數(shù)萬臺。
從所有的努力和問世的產(chǎn)品來看，目前行業(yè)大致通過三種途徑實現(xiàn)抽油機的節(jié)能增效：一是提高電機的功率利用率；二是改進抽油機結(jié)構(gòu)，比如通過加平衡塊使載荷更平衡，或者使用變頻裝置來改善平衡等。三是在深井泵上做文章，提高泵的效率。
針對這三種途徑，中石油專家組成員趙國珍教授指出，國內(nèi)“目前在前兩方面的工作多一些，后者少一些”。他和中石油物資公司原副總工劉天明認為，在這些努力中，“通過電機實現(xiàn)節(jié)能，潛力不大”；在第二個方面，即在改造常規(guī)抽油上早已實現(xiàn)突破，比如應用較好的雙驢頭、下偏杠鈴抽油機產(chǎn)品。
改造游梁式抽油機
基于常規(guī)抽油機結(jié)構(gòu)簡單、可靠耐用、操作維修方便等優(yōu)點，后來，業(yè)內(nèi)企業(yè)在游梁抽油機的基礎上，改進開發(fā)了雙驢頭、下偏杠鈴、彎游梁、偏置式、低矮型等機型抽油機。這些機型既保留了上述優(yōu)點，又具有節(jié)能優(yōu)勢，深受各大油田用戶好評。
在上文提到的“調(diào)研報告”中，經(jīng)調(diào)查，目前在大慶、遼河、新疆等七家油田企業(yè)中，節(jié)能型抽油機共計36361臺，其中，游梁式抽油機有35670臺，主要以雙驢頭抽油機、偏置（異相曲柄）抽油機、下偏杠鈴抽油機及彎游梁抽油機為主，約占節(jié)能型抽油機的98.1%。經(jīng)過油田實際工況條件的考驗，這些機型得到應用環(huán)境條件的認可，已成為目前中石油新機井和替換老機井中采用的主力機型。
但國內(nèi)仍然有很多在用的老機井，如何降低這些常規(guī)抽油機的能耗，正成為各油田抽油機節(jié)能工作的重點。
據(jù)了解，目前中石油各油田主要采取了多項作法：一是將常規(guī)機分批進行節(jié)能改造，如改造成雙驢頭抽油機、下偏杠鈴抽油機等。二是給常規(guī)抽油機加裝節(jié)能拖動裝置，實施節(jié)能改造。三是在抽油機電控柜加裝電容器對無功功率進行就地補償。通過上述措施，均取得了不同程度的節(jié)電效果。
在第二個方面，據(jù)油田反映，如采用承德石油機械有限公司生產(chǎn)的高轉(zhuǎn)差電機，通過十多年來38000多臺高轉(zhuǎn)差電機使用效果來看，此項節(jié)能措施是一項投入少、見效快的便捷方法。另外，一些油田根據(jù)油田實際工況選用多功率電機、雙速電機等，也取得了較好的節(jié)能效果。在上述措施方面，中石化一些油田也取得了顯著成效。
開發(fā)無游梁式抽油機
游梁式抽油機的結(jié)構(gòu)原理決定了耗能較多，這給各種新型抽油機提供了一個機遇。這些年來，中石油、中石化各大油田及制造企業(yè)進行了積極有效地嘗試。
“后來開發(fā)的新型抽油機有鏈條抽油機、皮帶抽油機、液壓抽油機、塔架式電機正反轉(zhuǎn)的抽油機……這些抽油機都有各自的優(yōu)點，如平衡效果好、節(jié)能、抽油沖程長、重量輕、占地小等。但總的來說，在運轉(zhuǎn)可靠性方面，均遜于號稱‘老黃�！某Ｒ�(guī)游梁抽油機�！敝袊こ淘涸菏�、中石化勝利油田資深專家顧心懌如此評價。
盡管如此，無游梁式抽油機易于實現(xiàn)長沖程、懸點接近勻速直線運動等特點，在粘稠油開采上具有常規(guī)抽油機所無法比擬的優(yōu)越性。在稠油較多油田區(qū)塊，如遼河油田，“長沖程、低沖次”粘稠油開采，給這類抽油機提供了較大的發(fā)揮空間。
據(jù)介紹，在中石油，應用多的無游梁式抽油機主要以塔式皮帶機為主。其中，鏈條寬帶抽油機用得最好。鏈條寬帶抽油機（8米沖程，2次/分），經(jīng)過在遼河油田近六年的改進完善，技術(shù)上不斷成熟、可靠性不斷增強，已基本在遼河油田站住了腳。
另外，在中石油大港油田、大慶油田的一些采油廠，有兩種新機型正在試用。一種是試用一年多的復式永磁電機抽油機，由于其效率和功率因數(shù)高，簡化了機械傳動環(huán)節(jié)，比普通電機節(jié)電35～57.6％；另一種是試用近兩年的曲拉式抽油機，該機型結(jié)構(gòu)簡單，鋼材用量少，通過優(yōu)化滑輪位置、優(yōu)化力的傳輸實現(xiàn)節(jié)能，比普通機節(jié)能44.5％。專家郭東稱，“以上兩種新機型，雖然在設計方面有獨到之處，但若批量試用尚需兩至三年時間�！�
在中石化勝利油田，日前發(fā)明了長環(huán)形齒條抽油機。該皮帶抽油機采用了鏈條抽油機“軌跡鏈條換向結(jié)構(gòu)”核心技術(shù)，獨創(chuàng)的“長軌形齒條換向結(jié)構(gòu)”，主要目的是以齒條代替鏈條，以進一步提高可靠性；同時，又進一步縮短傳動鏈，使機械效率有所提高。
發(fā)明者顧心懌院士說：“這是一次新的努力。當然，由發(fā)明到成熟，再到通過實踐的檢驗和業(yè)內(nèi)的認可接受，還得有一個過程�！睋�(jù)稱，該抽油機近來已經(jīng)得到很好的應用。
抽油機節(jié)能要看系統(tǒng)
“抽油作業(yè)是一個系統(tǒng)，抽油機只是其中一個主要環(huán)節(jié)，節(jié)能還要看整個系統(tǒng)�！敝惺臀镔Y公司原副總工劉天明舉例說，油田的井下情況很復雜，判斷一種抽油機是否節(jié)能，還要考慮很多環(huán)節(jié)。
首先，“量體裁衣”很重要。渤海石油裝備制造有限公司副總經(jīng)理郭東指出，“在選用抽油機時，要根據(jù)油井產(chǎn)液量大小、動液面深淺、含水率及原油粘度大小等因素，統(tǒng)籌考慮。小泵、深抽要考慮抽油機額定懸點載荷的滿足及用長沖程保證泵效；淺井、大泵要考慮減速器額定扭矩的滿足；淺井小泵可考慮采用玻璃鋼抽油桿和短沖程高沖次抽油機諧振抽油；原油粘度高、動液面深的油井，需要長沖程、低沖次的抽油機等�！�
其次，細化抽油機管理，依靠管理節(jié)能，非常關鍵。一方面，根據(jù)油井實際載荷，選配適合功率的電機，避免“大馬拉小車”；另一方面，及時調(diào)整抽油機平衡度。在不少新機型上井試驗中，這點效果很明顯。正如一位業(yè)內(nèi)人士所言：“管理水平就是節(jié)能�！�
據(jù)國內(nèi)外專家研究稱，單純在抽油機上節(jié)能挖潛，節(jié)能不會超過8％。郭東指出，“實際上，抽油機節(jié)能是一個系統(tǒng)的節(jié)能，從變壓器、低壓電路、電控柜、電機、抽油機、抽油桿、抽油泵等組成的系統(tǒng)中綜合節(jié)能。加強抽油機的運行管理，同樣是節(jié)能降耗的有效途徑�！�
“節(jié)能降耗還要看油田內(nèi)部，必須有有過緊日子的思想，內(nèi)心要有節(jié)能意識�！眲⑻烀裾J為，“企業(yè)要練內(nèi)功，降低生產(chǎn)成本”，“高油價下不節(jié)能也贏利的思想要不得。
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