抽油機節能方法與變頻技術運用

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摘要：在油田生產過程中，電能是最基本的動能來源。隨著我國社會的快速發展，能源需求量也在迅速增加，油田油氣的開采力度也在不斷地擴大，因而油田生產所需的電能也越來越多。在油田生產中，抽油機是重要的設備之一，同時，也是消耗電能最多的設備之一。從我國油田生產的現狀來看，絕大多數的抽油機的工作效率都不高，普遍存在資源浪費和設備壽命短的現象。因此，從油田企業的長遠發展角度出發，必須挖掘抽油機在節能方面的潛能，本文將對抽油機節能方法與變頻技術的應用進行深入的探討，以提高我國石油開采的效率和質量。

關鍵詞：抽油機；節能方法；變頻技術

眾所周知，我國是世界上石油儲備大國，在油田油氣勘探和開采中，收油機是必不可少的設備，但從當下抽油機的作業情況來看，普遍具有耗電量大、效率低、成本高以及資源浪費的特點。據數據統計，在石油開采工程的總耗電量中，抽油機的占比高達40%，因此，有效地提高抽油機的工作效率是當下油田發展中急需解決的問題。通過對抽油機節能方法與變頻技術應用進行研究并提出收油機變頻節能技術，對保障油田的生產和經濟效益的提升，都有十分重要的現實意義。

1抽油機節能的意義

目前，我國大多數油田都是低滲透、低能、低產油田，在進行油田開發時難度較大，往往需要靠注水壓油入井，然后，再利用抽油機將油從地層中提取上來，這也就是我國油田生產中常見的以水換油、以電換油的現狀。由于油田開采探測必須使用抽油機，使得電費成為影響我國石油開采成本的重要因素，也是成本居高不下的主要原因。在大力倡導節能的今天，抽油機節能已經是油田生產中無法繞開的問題。據相關數據顯示，我國當下抽油機的保有量超過10萬臺，而每臺電動機裝幾種容量為3500MW，這樣計算，我國在油田生產過程中每年的耗電量將超過百億KMh，而我國抽油機平均工作效率為25.96%，比國外低4.09%。從長遠角度來看，要想實現抽油機的節能，要對抽油機的結構進行優化，通過降低石油開采的成本，提高企業的經濟效率和核心競爭力，使石油企業既做到完成國家任務，又能夠通過節能的方式實現長期低成本的發展目標。

2抽油機效率低下的原因

當下，我國抽油機的作業特點是產能少，與抽油機所消耗的電能不成正比。本文將從抽油機的電機方面分析抽油機作業高耗能、低效率的原因。在作業期間，抽油機負載是實時變化的，其表現形式有動負載特性和靜負載特性兩種。抽油機在啟動時，所需要的啟動力矩往往是抽油機實際作業時所需的3～4倍，甚至還要更大。啟動力矩是抽油機選擇電機的前提條件，若起動力距剛剛好，抽油機的負載功率就不能達到最佳匹配，這時，電機的額定功率會大于運行負載功率，就是常說的大馬拉小車。若抽油能力過剩，就會使抽油機無功抽取的時間增加，增加抽油機的耗電量，造成電腦浪費。

3抽油機的節能方法

3.1提高電動機效率利用。電動機是抽油機動能的來源，也是消耗電能的主要設備，因此，對電動機進行節能控制也可以實現抽油機節能。電動機節能方法有以下三種：（1）采用雙功率電動機。這種方式是人為干預提到電動機效率的最有效的手段。利用雙功率電動機能夠改變傳統電動機的電源頻率，使電動機在任何時刻都處于較高負荷率狀態，進而提高電動機的運行效率。但這種方式也具有一個重要的缺陷，需要先解決雙功率電動機的配合要求問題，也只有如此，才能夠實現抽油機的節能目標。（2）加裝蓄能設備。蓄能設備的加裝能夠提高抽油機的轉動慣量，降低電動機承受的扭矩波動量，提高抽油機作業的穩定性。這種方式只需要保證抽油機的額定功率大于或等于消耗功率，即可實現抽油機的節能。（3）改變電動機的機械性能。這種方法是通過對電動機進行改裝，使其符合節能電機的要求，例如，改裝為永磁同步機，電磁調速電機等。3.2優化抽油機結構設計。優化抽油機結構設計是當下最便于開展的手段之一，其實施方式也較多。但獨立使用任何一種抽油機優化結構設計時，其節能效果都無法達到最佳，因此，可以通過組合使用多種抽油機優化結構設計來提高抽油機的節能效果。例如，在提高傳動效率和降低皮帶損耗時，可以同時使用窄V帶和同步帶，使傳動的準確性得到了提高，同時，也避免了出現打滑的問題。

4變頻技術的節能抽油機的應用

4.1變頻技術的特點。變頻器的使用能夠使電壓、頻率不變的交流電轉換為電壓、頻率可變的交流電。這樣在抽油機作業期間就可以通過調節電機的頻率來控制電機的變速運行，通過變頻器來對電機的轉速進行調節，控制電機的正反轉方向。這樣就能夠實現調速范圍廣、機械性能好、精度高、運行可靠的目標。4.2變頻器的選擇。在選擇變頻器類型時，需要高度重視電動機的額定電流和額定功率，這是因為電動機的額定電流和額定功率直接決定著變頻器的容量。通常情況下，電動機的額定功率要小于變頻器的額定容量，電動機的額定電流和額定電壓要小于等于變頻器的額定電流和電壓。因此，只有選擇合適的電動機額定電流和額定功率，才能夠匹配到合適的變頻器，使抽油機的節能效果達到最佳。4.3變頻技術的節能抽油機的應用。變頻技術節能抽油機能夠動態調節沖飲、無極調節上下行程的速度，來滿足油井負荷的需求，對泵的充滿度進行合理調整，提高抽油機的工作效率，增加油田的原油產量，降低電機的功率，從而實現抽油機的節能目的。對抽油機進行變頻調速，就是為了保證抽油泵一直處于充滿油液的狀態。這樣做的目的是為了提高抽油泵中原油的充滿度，使油井的供排系統達到動態協調狀態，降低提升過程的漏失系數，有效地防止發生抽油泵工作效率低和空抽的情況，從而保障油田的產量。除此之外，變頻器數節能抽油機還具有另外一個作用，通過選擇合適的電機為抽油機的平穩運行提供保障。4.4變頻節能的控制策略。抽油機變頻節能控制策略主要有三種方式，一是簡單降速方式，二是變化沖床方式，三是專用變頻電源。首先，簡單降速方式。將變頻器直接安裝在電動機上來，降低電動機的運行頻率，使電動機的轉速下降，進而延長沖程時間，實現節約電能的目的。實踐表明，這種方法能夠使電能降低15%～30%左右。其次，變化沖程方式。采用游梁式抽油機能夠對每個沖程下降和提升需要的頻率進行不同的設置。但這需要事先對油田的特點進行測量，測量出井下石油水分的比例，并對抽油泵的工作負荷進行計算，通過調節使抽油桿實現快速提升、緩速下降，這樣就可以降低抽油機的電能損耗。但這種方法需要對油水比例和抽油泵的工作負荷進行計算，相對來說比較復雜。最后，專用變頻電源。專用變頻電源是從電源系統入手進行優化的，通過配置變頻電路電源系統，使電能實現雙向流動，進而減少電動機的功率損耗。現階段，變頻電源在節能方面的效果比較突出，但該種方法也存在一定的不足，主要表現為變頻電源過于復雜和精密、設備成本高、環境適應性差。因此，專用變頻電源還具有很大的發展空間，希望通過不斷的改善，使專用變頻電源的不足得到優化，使其能夠廣泛地應用到抽油機變頻節能控制中。

5結語

綜上所述，抽油機作為石油開采的必需設備，應用的十分廣泛。因此，對抽油機進行節能分析具有重要的研究價值和現實意義。通過采用變頻技術，不僅可以降低抽油機的能源消耗，還可以提高抽油機的工作效率，與社會發展的時代需求相吻合，有利于實現石油開采的持續發展。

參考文獻：

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[2]付卓召.抽油機節能方法和變頻技術的合理應用研究[J].化學工程與裝備,2015(03):117-118.

作者:徐洪兵 孟曉磊 王鑫 單位:渤海石油裝備制造有限公司遼河熱采機械制造分公司