游梁式抽油机节能增效措施与应用

周木林

【摘 要】梁式抽油机是一种广泛应用于我国各油田的机械采油装置。本文的主要目的是研究和开发是另一种新的游梁式抽油机节能装置，设备可以靠性和实用性和可以操作性，经过半年的现场试验，结果是令人满意的，起到了节能降耗的作用，同的时候也获得了原油生产领域专家的认可以和领导，并且大力推进该装置和促使用。

【关键词】节能增效；降耗；系统效率；应用推广

1抽油机的国际国内概况

在世界范围内，抽油机的研究、开发和应用已有100多年的历史。在近百年的采油实践中，抽油机发生了巨大的变化。尤其是在最近20年左右，世界抽油机的技术发展很是迅速，许多新型的抽油机相继问世。它的特征是：增高了抽油机的适应性、可靠性、经济性以及先进性；改善了抽油机性能，减少抽油机负荷和负荷变化范围，增高抽油机效率，降低功耗，改善抽油机平衡效果，改善动态特性。抽油机的弹性、动态特性和平衡特性；扩大抽油机的促使用范围，缩小抽油机的促使用范围。抽油机的体积和质量增高了抽油机的自动化程度和智能化程度。因此，抽油机的技术经济指标已达到最高水平。当前，世界上主要生产抽油机的国家有美国、俄罗斯、法国、加拿大和罗马尼亚。游梁式抽油机具备性能稳定、运行可以靠、维护方便、抽汲速度慢等特征，已成为世界上主要的抽油设备。我国老油田的利用率在80%以上。然而，由于负载的周期性变化，所促使用的电机的输出功率稳定，两个电机的工作特性不匹配，导致每个泵循环中出现“反向发电”和“大马拉小车”现象。倒置发电是非常有害的，除了造成一部分功率损耗外，还将极大地影响电网侧的功率因数。通过计算和测试，可以促使功率损失约20%，功率因数降低约0.4。另外，由于“大马拉小车”引起的功率损耗和功率因数、正常机械摩擦损失和电机发热损失，抽油机效率不超过30%，电网侧功率因数仅为0.3左右。

2游梁式抽油机的工作原理

2.1游梁式抽油机工作原理

当抽油机工作的时候，电机会以高强减弱的速度将高速旋转的运动传递到输入轴。这时输出轴再由中间轴驱动，输出泵驱动着曲柄低速地旋转。同时，曲柄将通过连杆和横梁的上下拉动梁的后臂、驴头来上下摆动，驱动着抽油杆、活塞上下移动。

2.2电动机的工作原理及基本结构

电机是将电能转换成机械能的过程。它的本质就是一个三相异步电动机。主要是由定子、转子等一些附件组成的。其工作原理是在定子电阻旋转磁场的作用下，电流通过电枢保持架铝框，在磁场的作用下旋转，即磁场对电流的作用力促使电机选择和安装。

3节能增效装置的工作原理

3.1节能增效装置的输出滑轮直径大于原油井电机的直径，增大了滑轮与输送带的夹角，降低了能量的损失，从而增高了效率。

3.2该装置将马达与抽油机之间的动力分开，利用平衡块的自由落体的惯性。抽油杆抽油就是由于这种惯性效应，抽油速度相对较快，漏油减少，效率增高。

3.3抽油機循环动能和势能转换的节能增效装置；

3.4游梁式抽油机节能增效装置在抽油机平衡块3600向下转动的时候产生了惯性。抽油机和电机的动力用自动离合器装置分开，促使平衡块处在自由落体状态，而电机则处于空闲状态。当平衡块的惯性消失的时候，当需要动力进行工作的时候，自动离合器装置自动地将电机与抽油机的动力集成，这时抽油机进入了正位置。在正常工作状态下，当惯性再次发生的时候，再次进行分离，惯性的时候间再次积分，循环往复，解决了电机回电对电网的影响，消除了电机的反向负荷，节约了电能。

4游梁式抽油机节能增效的途径

4.1游梁式抽油机效率低的主要原因

游梁机的节能潜力在哪里？根据抽油机系统能耗最大的因素，可以分为电机与控制装置、四连杆机构、悬架负载平衡装置和传动元件等子系统。增高这些子系统的效率是为了寻找节能方式的“突破口”，这也是不同节能机制产生的原因。游梁式抽油机效率低的主要原因是动力装置与工作装置不匹配。无动力装置的游梁式抽油机主体的传动效率可以达到81.4%～88.5%，与它配套的电机的效率可以达到91%左右。在实际应用中，两者结合促使用的时候，效率很低。其根本原因是游梁式抽油机具备周期性的交变负载，而普通电机是根据恒定负载进行设计和制造的。两者工作特性的不匹配导致效率低下。

4.2游梁式抽油机节能增效的途径

为了增高游梁式抽油机的工作效率，人们做了大量的工作。综上所述，工作负荷与机组特性匹配是一个重点。一些新技术是基于负载的。通过增加平衡块、惯性轮、弹簧等储能装置，促使调制负载接近恒定负载，促使其与电机的特性一致，输出恒定，从而达到节能的目的。

4.3游梁式抽油机节能控制方案设计

当油井刚刚开采的的时候，泵井有充足的流体供应和较大的油产量，因此变频器在工频状态下运行，以加速电机运行，增加抽油机冲程，增加抽油泵流量，并且能够产生尽可以能多的原油，从而增高效率。导管。随着油井的浅、深采，油井的供水能力下降，经常会出现供液不足的情况，井下油渗、水渗的时候有变化，抽油机负荷变化不规则，抽油机工况会不断变化。“大马拉小车”现象的时候有发生。但是，大多数井是不允许间歇作业的，因为如果长的时候间停工，会稍微影响石油产量，而且油井过重会促使油井无法再次开井。虽然间歇抽油方法并不理想，但从前文的分析可以看出，通过对抽油机采用交流变频调速技术，动态调整冲程频率，可以实现抽油机-抽油机-有杆抽油泵的动态协调，实现有杆抽油机的动态匹配。可以实现有杆泵抽油系统和井液供给系统，增高系统效率，大大降低能耗。

5总结与展望

5.1工作总结 游梁式抽油机是在油田中促使用最广泛的采油设备，增高游梁式抽油机的运行效率，减少采油过程中的能耗，不仅具备良好的经济效益而且具备良好的社会效益。

5.2前景展望

（1）虽然所设计的在线可以调比例因子模糊控制器初步实现了对泵充注度的更合理控制，但在获得长期用于工业过程的模糊控制表之前，必须反复测试和修改。因此，下一步就是在油田进行更多的实验，对模糊控制查询表进行测试和修改。

（2）速度控制可以分为上行程速度控制和下行程速度控制。如果能开发一种抽油机上下冲程的自动检测方法，根据采油专家的经验和知识，可以设定适当的上下冲程速比，以进一步增高节能降耗能力。

（3）当前，这种节能控制系统是针对单井设计的，可以考虑推广到其他油井。多口油井的集中管理，可以增高油井管理水平，有效增高块状井的平均系统效率。

（4）对于一些储油量很小的油井，如果抽油机效率太低，必须间歇运行。本文设计的游梁式抽油机节能控制系统不涉及这些问题。

参考文献：

[1]王泊，孔令军，袁常立.抽油机变频控制及其节能增产结果[J]，油田节能，2004，15（1）：24-27.

[2]孙守渊，李亚军，王艳丽.变频技术对抽油机的节能影响[J]，中国高新技术企业，2008（2）：73-74.

（作者单位：中石油煤层气有限责任公司）