抽油机节能配套技术

侯宪文

（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

摘要 抽油机在三种机采方式中，平均功率利用率最低，系统效率最低，单耗最大，具有较大的节能潜力。在开展了抽油机井优化设计的同时，优化并完善了抽油机井的系列节能配套技术。如节能抽油机、节能电机、节能电控箱等，取得了较好的节能效果，为抽油机井节能摸索出了有效途径。

主题词 节能 优化设计 电机 电控箱

随着油田开发时间的延长，举升设施老化日益严重，造成设备效率下降的问题凸现出来，致使能耗增加；机采井数的增多带来的能耗增大趋势更加明显，控制系统能耗上升的难度日益加大,统计表明，机采系统能耗约占油田生产耗电的40％以上，是油田的主要耗能系统之一。

一、机采井能耗状况

截止到2007年9月底，机采井总井数3147口，其中抽油机井2230口，电泵井486口，螺杆泵井495口，举升系统耗电3.086×10kWh。预计到2007年底，机采井总井数3350口，年耗电4.20×10kWh，平均装机功率43.4kW，平均单井产液59.8t/d，平均泵效60.7%，平均单井日耗电359.4kWh，功率利用率34.55％，平均吨液日耗电6.01kWh，抽油机井系统效率26.52%，电泵井30.15%，螺杆泵井28.91 %，不同举升方式能耗状况预测表（见表1）。

表1 萨北油田2007年底不同举升方式能耗状况预测表 举升 方式 抽油机 电泵 螺杆泵 合计 井数装机功产液量沉没度(口) 率（kW） （t/d） （m) 2363 48.2 37.5 417 492 40.5 173 447 495 21.6 45.5 513 3350 43.4 59.8 435 泵效单井日耗功率利用吨液耗电年耗电量8(%) 电（kWh） 率（%） （kWh） （10kWh） 45.8 308.7 29.3 8.23 2.58 85.2 754.1 82.9 4.36 1.35 59.8 180.3 35.8 3.96 0.27 60.7 359.4 34.55 6.01 4.20 系统效率（%) 26.52 30.15 28.91 27.25 8

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二、抽油机井节能设备应用状况

截止目前，我厂抽油机井在用节能设备共分四类：节能抽油机、节能电机、节能电控箱和变频器，节能产品共2982台次，年节电能力1986.65×10kWh。

节能抽油机共有3种，45台。其中双驴头节能抽油机15台；复合平衡节能抽油机8台；下偏杠铃改造节能抽油机22台；节能电机共有6种，1053台，其中永磁节能电机82台；双功率节能电机569台；机电一体化拖动装置219台；高转差电动机32台；节能防盗电一体化电机108台；节能电控箱主要有5种，1527台；变频器有357台（见表2）。

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三、抽油机井节能措施应用及效果

我厂不断深化与完善节能工作体系，在机采井节能方面，通过管理挖潜和技术挖潜，

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降低了能耗，各项指标得到有效控制。

表2 在用节能技术应用情况统计表

序号 应用数量（井次） 双驴头节能抽油机 15 复合平衡节能抽油机 8 节能抽油机 下偏杠铃改造节能抽油机 22 小计 45 永磁节能电机 82 双功率节能电机 569 机电一体化拖动装置 219 抽油机井节一体化拖动装置 43 能电机 高转差电动机 32 660V防盗电一体化拖动装置 108 小计 1053 微电脑控制电机节电保护器 74 动态无功补偿装置 286 抽油机井节一体化拖动装置 810 能电控箱 智能节电控制器 357 小计 1527 抽油机变频器 109 变频器 直控式抽油机柔性拖动控制器 248 小计 357 全厂节能设备总计 2982 类别 节能设备名称 节电率单井日节电（％） （kWh） 21 40 35.5 115.2 11.79 24.72 19.08 108.28 14.7 21.84 16.42 25.3 20 55 11 21.2 10 20.2 14.5 23.8 16.42 30.73 10.81 25.9 8.8 20.6 5.1 15.2 7.17 18.46 3.7 6.24 10 24.55 8.07 18.96 12.02 26.19 年节电量4（10kWh） 21.9 33.64 19.85 75.39 65.37 525.44 439.64 33.27 23.59 93.82 1181.14 69.96 215.04 198.06 483.06 24.83 222.23 247.06 1986.65 1 2 3 4 1、管理措施

充分利用现有的节能技术加强管理，进一步提高系统效率，同时利用采油工程方案合理匹配好机采设备。在节能管理措施方面，进行细化管理，给出合理的操作方法，制定出检查标准和考核办法。2007年1-9月份实施1426井次，节电138.32×10kwh（见表3）。

表3 2007年抽油机井管理措施统计表 序号 1 2 3 名称 优化方案设计 合理控制沉没度 间抽 小计 2007年1～9月份 实施数量 节电规模 4(井次) (10Kwh) 496 80.9 895 32.22 35 25.2 1426 138.32 预计到年底 实施数量 节电规模 4(井次) (10Kwh) 646 163.12 950 46.00 35 55.13 1631 264.25 4

（1）加强抽油机井优化设计

以能耗最低的原则，优化泵挂、泵径、冲程、冲次等生产参数，再进行井下杆管优化设计，达到节能能耗的目的。应用机采井系统优化设计软件，对检泵方案设计全部进行优化，并根据软件多种优化结果进行人机交互，实现单井的个性化设计。

2006年实施452井次，2007年1～9月份实施496井次，通过测试对比，平均单井日节电22.8 kWh，节电率达到18.9%，系统效率提高2.7%。2007年1-9月份节电80.9×10kwh。

（2）合理沉没度控制

抽油机井的合理沉没度为250米。通过加大调参、检换泵的力度，控制合理沉没度，提高了系统效率。2007年1～9月份，共采取调参控制沉没度措施895井次，累计节电32.22×10kWh，使全区的平均沉没度由2006年12月份的464m下降到433m，下降了31m。

（3）加强抽油机井间抽管理

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选井原则: 在设备允许情况下，所用抽油机的冲程、冲次已调到最小，仍然严重供液不足（沉没度小于50m稳定不住），这部分井一般是油层渗透性低、与周围水井连通状况较差，地层能量得不到有效补充。

合理确定间抽制度：对间抽井进行量油、测动液面后关井，关井后每天测一次动液面，当液面恢复了200米左右时起抽，起抽后每天量油、测动液面，当测试到沉没度接近停抽前水平时停抽，这一段时间就是初定的间抽周期。

近年来，根据间抽选井原则，每年对30～40口井实施间抽措施， 2007年实施间抽35口井，累计节电25.2×10kWh。

2、技术措施

几年来，我厂一方面利用公司投资，一方面积极自筹资金实施节能技术措施，取得了较好的节能效果，共实施节能技术措施851井次，年节电573.43×10kwh（见表4）。

表4 抽油机井技术措施统计表 节能设备名称 双驴头节能抽油机 复合平衡节能抽油机 下偏杠铃改造节能抽油机 永磁节能电机 双功率节能电机 机电一体化拖动装置 微电脑控制电机节电保护器 动态无功补偿装置 合计 应用数量 （井次） 15 8 22 82 80 54 67 523 851 节电率 （％） 21 35.5 11.79 14.7 11.53 20 10.81 3.5 7.78 单井日节电 （kWh） 40 115.2 24.72 21.84 25.3 55 25.9 9.8 18.4 年节电量 4（10kWh） 21.9 33.64 19.85 65.37 73.87 108.4 63.33 187.07 573.43 4

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（1）节能抽油机 ①弯游梁节能抽油机

CYJU10-4.8-48F型弯游梁节能抽油机兼具了异形游梁式抽油机平衡效果好、节能的特点，结构简单、可靠耐用、操作及维护方便。平均系统效率比常规抽油机高12.8％。单井日节电115.2kWh，节电率35.5%，应用8台，年节电33.64×10 kWh。

②双驴头型抽油机

CYJS8-3-26HB型双驴头抽油机系统效率比常规型抽油机高6.85％，单井日节电40kWh，节电率达24.17%，应用15台，年节电21.9×10 kWh。

③常规抽油机下偏杠铃节能改造

常规抽油机下偏杠铃节能改造，是根据常规游梁抽油机的结构特点，及下偏杠铃抽油机的节能原理，在横梁、连杆、减速器和支架之间的有效空间加装一套节能装置。在抽油机运行中，该装置重心运行轨迹是一段圆弧，当重心处于游梁回转中心的水平线上时，其重力矩最大，当重心靠近游梁回转中心的垂线时，其重力矩最小。根据这一原理，巧妙的与曲柄平衡复合作用，满足抽油过程中力矩变化的需求，达削减峰值扭矩的作用。 单井日节电24.7kWh，节电率达11.8%，应用22，年节电19.85×10 kWh。

（2）节能电机

应用节能电机216台，年度节电247.64×10 kWh。 ①双功率节能电机

双功率节能电机是一种双绕组、双功率电机。在设计上采用新技术，使铜损耗下降

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0.5%，铁损耗下降65%，从而达到节能的目的。节能电机小功率启动，瞬间转换到大功率，然后自动回到小功率运行，降低了启动电流，减少了对电网的冲击。对常规电机更换80台，通过现场测试对比,平均有功节电率为11.53%，无功节电率为77.92%，单井日节电25.3kWh，综合节电率为16.42%，功率因数提高了0.425，年度节电73.87×10 kWh。

②永磁电机

永磁电机是转子采用稀土永磁材料的同步电机，因而具有高效率，高功率因数，高启动转距，噪声低，温升低，具有良好的使用性能和显著的节电效果，更换82台，通过现场测试对比.平均电流降低50%以上，功率因数提高了0.45，综合节电率为14.7%，平均单井日节电21.84kWh，82口井年度节电65.37×10 kWh。

③机电一体化智能控制装置

机电一体化智能控制装置主要是通过变压器的调容调压，电机的功率调整和电控箱的无功补偿功能，解决“大马拉小车”井的高能耗问题。对变压器、电机、电控箱均是非节能的井应用54口井，平均单井日节电55kWh，节电率20％，年节电108.40×10 kWh。

（3）节电电控箱

应用节能电控箱590口井，年节电250.40×10 kWh。 ①微电脑控制电机节电保护器

微电脑控制电机节电保护器是一个微电子相位、电流闭环跟踪检测、电子模块自动调压变流供电的全自动控制系统。能随时自动跟踪负载的变化，并通过闭环反馈系统控制电子模块的导通角自动控制供电系统的电压和电流，使电机在最小电耗下运行，大大提高了电机的效率，达到节电效果。平均单井日节电25.9kWh，有功节电率10.62％，无功节电率13.39％，综合节电率10.81％。应用67口井，年度节电量63.33×10 kWh。

②无功补偿电控箱

应用523口井，平均单井日节电9.8kWh，节电率3.5％，年度节电187.07×10 kWh。

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四、节能潜力分析

在用常规非节能抽油机2171台，目前有599台运行比较合理，效率高，扭矩和载荷利用率处于合理区域，其余1572台是节能挖潜对象。其中，有202台是常规10型机，投用时间均在10年以内，问题少，可以进行下偏杠铃节能改造，充分发挥节能作用；还有12型和部分10型以上常规机296台，投用时间20年左右，问题多，频繁维修，可以更换为弯游梁节能抽油机；在用电机中有1190台常规电机，使用时间长，功率利用率低。考虑转螺和更换抽油机，预计更换节能电机潜力有900口左右；在用电控箱中有411口井非节能常规电控箱。

五、2008年抽油机井节能工作建议

1、管理措施

2008年，通过实施抽油机优化设计、调参、抽油机调平衡、间抽、合理控制套压等7项管理措施2445井次，平均单井日节电7.45kWh，预计年节电320.4×10kWh（见表5）。 2、技术措施

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2008年计划实施各项技术节能措施430井次，预计年节电可达855.75×10kW.h，总费用2934.5万元（见表6）。

表5 2008年管理措施节能预测表

序号 1 2 3 4 5 6 管理措施节能项目 抽油机调平衡 间抽 盘根松紧适度 合理控制套压 优化方案设计 下调参 合计 计划数量(井次) 350 35 1000 400 550 110 2445 计划井数 50 50 270 30 30 430 日节电(kWh) 5 95 2 1.5 18 6 7.45 年总节电量(10kWh) 31.5 63 36 21.6 158.4 9.9 320.4 44

表6 2008年技术措施节能预测表 序单位投入技术名称 号 (万元) 1 弯游梁节能抽油机 23 2 常规抽油机下偏杠铃节能改造 2.99 3 机电一体化智能控制装置 5.7 4 微电脑节能控制箱 2.8 5 二次减速节能器 0.4 合计 6.82 投入日节电(万元) (kwh) 1150 115.2 149.5 24.9 1539 55 84 38 12 15 2934.5 54.5 节电率全年总节电投资回收4(%) (10kwh) 期（年） 35.5 210.24 11 14.8 45.44 6.01 20 542.03 4.42 10 41.61 3 6.5 16.43 1.33 19.5 855.75 5.06

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