低产井节能减速器的设计与应用评价

邓少松（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

随着油田开发时间的延长，油井产量逐年递减，抽油机井存在“大马拉小车”的现象，如何提高抽油机井系统效率、降低能耗，已成为油田降低生产成本、提高经济效益的一个重要课题。抽油机井节能减速器，可根据实际生产需要对抽油机井冲速进行调整，特别是针对低产井、低效井、间抽井以及杆管偏磨井具有较好的应用价值。通过合理调整冲速，可以解决间抽井的生产管理问题，提高低效、低产井的泵效，使抽油机井在合理的工况下高效运行，从而降低抽油机井的能耗，提高抽油机井的整体效率[1]。

1 节能减速器的工作原理

抽油机井节能减速器主要由变速座、大小变速轮、锥度轴承、轴套、联轴器、油箱等组成。变速轮设计有四种规格，即1.5、1.7、2、3min-1等，可根据油井产量安装相应的调谐速度轮。

改造把皮带轮的直径Dc改为Db，增加一个减速轮，减速轮的转速设为n2，大小轮直径分别为Dc和Dd，冲轮直径不作调整，见图1和表1。

图1 二级减速器结构原理

表1 改造前后参数

由表1可以看出：

mDa=nDc，m1=Da=n2Dd，n2Dc=n1Db

减速器制作成后，大小轮的直径之比固定（一般在1.5左右），这样不改变原有电动机的转速，只要适当设计皮带轮直径就可以使冲速降至原来的0.67倍。

有杆抽油机井光杆功率计算如下[2]:

式中：

P——抽油机光杆功率，kW ；

A——示功图的面积，mm2；

SD——示功图减程比，m/mm；

FD——示功图力比，N/mm；

NS——光杆实测平均冲速，min-1。

在油井产液量没有变化时， A、SD、FD也不变，在调冲速前后抽油机的传动效率也基本保持不变，那么抽油机调冲速前后的电动机的输出功率之比等于调前调后的冲速之比，也就是

调整前后电动机的输出功率可大大降低。

2 节能减速器现场应用

将原电动机在滑道上后移，把节能减速器安装在原电动机的位置上，电动机与节能减速器轴距为100cm，由电动机转动带动节能减速器大轮，再由节能减速器下轮传输给抽油机，形成一个节能减速过程。

根据节能减速器的适用范围，现场选取产液低、液面深的符合条件的10口抽油机井，进行了抽汲参数优化计算，并在这10口抽油机井上安装该节能减速器。

通过对测试效果分析发现，平均冲速下降2 min-1，平均泵效由实施前的31.86% 提高到37.65% ，提高了5.79个百分点，油井液面恢复104.5 m。测试表明，平均有功功率下降1.81 kW ，单井日节电达43.4 kW h（表2）。

表2 节能减速器实施前后效果对比

应用该技术后不会影响产液及其他生产水平，同时该节能减速器可根据后期生产状况进行冲速动态调整，以满足生产需要。

根据测试结果，10口井有功功率降低了1.81kW ，单井年节电费8371.76元

应用节能减速器后，根据测试结果计算得到平均单井年节电1.52×104kW h，年节省电费8371.76元。按照单个节能减速器投入0.5万元计算，投资回收期为7个月。

3 节能减速器应用评价

3.1 延长抽油机使用寿命

该抽油机节能减速器在原设计基础上进行了较大改进，将原设计的双面轮变速为单面轮变速，与抽油机四点一线装配，不用改变刹车、配电箱附件的位置，而且变速轮配有专用工具装卸，具有防盗效果，施工方便快捷，排除了每天间抽所造成的蜡堵、蜡卡现象。

应用该技术后，降低冲速，工作平稳，减小了冲击，同时对抽油机、抽油杆、抽油泵、光杆和扶正器的冲速循环减少，磨损相应减少。

由于减少了检修和停机次数，抽油机的使用寿命达10年以上。

3.2 延长抽油机检泵周期及免修期

在油田的低产井、间抽井的抽油机上安装节能减速器后，抽油机冲速由6min-1降到3、2、1 min-1后，减少了抽油机、泵、扶正器等的磨损，由此延长了检泵周期（每检泵1次需3~6万元）。降低冲速后还减少了杆管等磨损并延长了油井的免修期，以及减少作业维护费用和更换管杆的材料费用，经济效益更为可观。

3.3 保证油井正常生产

由于冲速的下降，抽油泵的沉没度提升，提高了抽油泵效，抽油机的系统效率得到提高。随着抽油机冲速的下降，因大轮与小轮之间形成1∶3的杠杆原理，使电动机的工作电流下降，抽油机单井平均节电费在30%以上，单井每年节约电费1~3万元，降低冲速不减产，达到了节能目的。

在8-3266井上采用节能减速器前、后实测示功图比较表明，冲速由4 min-1调为2.6min-1后供排关系趋于合理，消耗功率下降1.566kW 。

节能减速器属于机械类的减速装置，同低速电动机、变频控制器相比，该技术的投入成本低，投资回收期短。

4 结论

1）抽油机井节能减速器通过二级减速设置，可合理调整冲速、降低能耗，使抽油机井在合理的工况下高效运行。

2）节能减速器作为中间辅助传动，具有结构简单、安装方便、使用寿命长的特点，不需对原抽油机设备进行任何调整，具有较好的节能效果，对间抽井、低产、低效井有很好的应用价值。

3）现场应用二级减速器可以提高有杆抽油泵的泵效，提高抽油机的系统效率，减少无功损耗，节约电量，减少动力费用支出和作业维护费用以及管杆材料费用，具有明显的经济效益。

[1]单建良.抽油机节能减速器的应用分析[J].中国设备工程,2011(5):56-57.

[2]徐志平,杨红斌.浅析抽油机井系统提高效率方法[J].江汉石油职工大学学报,2011(1):18-21.