【正文】 第一篇：抽油機(jī)歷史現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析抽油機(jī)歷史現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析摘要: 抽油機(jī)是把地層中的石油提升到地面最重要的機(jī)械設(shè)備，發(fā)展新技術(shù)，節(jié)能降耗，挖潛增效是油田開發(fā)永恒的主題，也是抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展的方向。文章通過(guò)抽油機(jī)分類和發(fā)展歷程分析，敘述了抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)，剖析發(fā)展面臨的問(wèn)題和制約因素。通過(guò)對(duì)比抽油機(jī)制造企業(yè)的產(chǎn)品規(guī)范、用電節(jié)能情況，結(jié)合目前我國(guó)能源供求狀況和油田生產(chǎn)實(shí)際情況，指出抽油機(jī)技術(shù)將向無(wú)游梁、低功耗、通用系列化、智能化、高適應(yīng)模塊化方向發(fā)展。關(guān)鍵詞: 抽油機(jī)。歷史與現(xiàn)狀。節(jié)能。發(fā)展趨勢(shì)抽油機(jī)是有桿抽油系統(tǒng)中最主要舉升設(shè)備。根據(jù)是否有游梁，可分為游梁式抽油機(jī)和無(wú)游梁式抽油機(jī)［1］。經(jīng)過(guò)一百多年的實(shí)踐和不斷的改進(jìn)創(chuàng)新，抽油機(jī)不管是結(jié)構(gòu)形式還是在使用功能上，都產(chǎn)生了很大的變化。特別是近幾十年來(lái)，世界對(duì)原油的需求量不斷加大，對(duì)油田深度開采的能力有了更進(jìn)一步的要求，在很大程度上加快了抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展的速度，催生出多種類型。本文總結(jié)國(guó)內(nèi)抽油機(jī)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出發(fā)展趨勢(shì)，以期為抽油機(jī)技術(shù)的發(fā)展提供指導(dǎo)。一、抽油機(jī)分類和發(fā)展主要特點(diǎn)世紀(jì)50 年代，我國(guó)主要以進(jìn)口前蘇聯(lián)CKH常規(guī)型游梁式抽油機(jī)為主，修配為輔。60 ～ 70 年代，在仿前蘇聯(lián)的基礎(chǔ)上制造出常規(guī)型游梁式抽油機(jī)。1975 年后制定并完善了國(guó)產(chǎn)抽油機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，80 年代起實(shí)現(xiàn)了抽油機(jī)全部國(guó)產(chǎn)化，不僅滿足自給，而且部分出口［2］。據(jù)統(tǒng)計(jì)［3］，我國(guó)的機(jī)械采油井占油井總數(shù)的90% 以上，其中，由抽油機(jī)—抽油機(jī)桿—抽油機(jī)泵組成的三抽井占80%左右，產(chǎn)量占75%以上。抽油機(jī)主要制造廠有十幾家，三十多種規(guī)格，產(chǎn)品類型已經(jīng)多樣化，主要以游梁式抽油機(jī)為主，約占抽油機(jī)總數(shù)的98% ～ 99%。我國(guó)現(xiàn)有6 大類共45 種新型抽油機(jī)，同時(shí)每年約有30 種新型抽油機(jī)專利，10 多種新試制抽油機(jī)，并已形成了系列，基本上滿足了陸地油田開采的需要［2］。根據(jù)抽油機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為游梁式抽油機(jī)和無(wú)游梁式抽油機(jī)。其中，游梁式抽油機(jī)又可分為常規(guī)型、適應(yīng)型、節(jié)能型和自動(dòng)型。無(wú)游梁式抽油機(jī)又可分為低矮型、滾筒型、塔架型、增程型和缸體型。根據(jù)油井深度對(duì)沖程的要求，可分為常規(guī)沖程抽油機(jī)和長(zhǎng)沖程抽油機(jī)。在長(zhǎng)沖程抽油機(jī)中，有增大沖程游梁式抽油機(jī)和臥式長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)。根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式，抽油機(jī)分為普通異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)型、變壓異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)型、大轉(zhuǎn)差率電機(jī)驅(qū)動(dòng)型、超過(guò)轉(zhuǎn)差率電機(jī)驅(qū)動(dòng)型、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)型以及柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)型等。近年來(lái)，抽油機(jī)發(fā)展的主要特點(diǎn): 增強(qiáng)了可靠性、經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性。降低工作載荷變化范圍和形式，改善了工作性能，運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。工作效率更高，更加節(jié)能。在減小體積和整體質(zhì)量的同時(shí)，擴(kuò)大了使用范圍，降低了對(duì)工作環(huán)境的要求。采用智能模塊化設(shè)計(jì)，提高了自動(dòng)化與智能化程度，加強(qiáng)了遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)監(jiān)測(cè)能力。自問(wèn)世以來(lái)，游梁式抽油機(jī)一直占有絕對(duì)統(tǒng)治地位。其主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用范圍廣、可靠耐用、制造維修成本低、技術(shù)成熟。世界各國(guó)都有自己的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，得到廣泛的應(yīng)用。但也存在比較明顯的缺點(diǎn)，體積龐大、系統(tǒng)效率低、能耗高。雖然經(jīng)過(guò)多方面改進(jìn)，游梁式抽油機(jī)在有桿抽油泵全系統(tǒng)的總效率在國(guó)內(nèi)一般地區(qū)只有12% ～ 23%，先進(jìn)地區(qū)至今也不到30%。美國(guó)的常規(guī)型抽油機(jī)系統(tǒng)效率較高，但也僅有46%［4］。近年來(lái)，開發(fā)了多種游梁式新機(jī)型，在某種程度上緩解了這些弱點(diǎn)，提高了電能利用率和載荷提升能力。但是平衡效果沒有根本改善、加速度高、載荷大，降低了有效載荷利用程度和抽油機(jī)使用壽命。因此，新型無(wú)游梁式抽油機(jī)一直具有非常誘人的發(fā)展?jié)摿?，每年都?huì)有新機(jī)型出現(xiàn)。傳統(tǒng)的問(wèn)題解決了，新的問(wèn)題和不足也隨之出現(xiàn)，普遍可靠度不高、對(duì)工作環(huán)境的要求有一定限制、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格參差不齊、維修比較麻煩。另外，抽油機(jī)工作環(huán)境十分惡劣，而且是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)人監(jiān)護(hù)。由于技術(shù)不夠成熟，普遍推廣應(yīng)用能力不強(qiáng)，大多只在局部地區(qū)試驗(yàn)性應(yīng)用。二、抽油機(jī)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題1． 中后期水淹井、稠油井增多，開采難度加大 20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，我國(guó)東部各主要油田相繼進(jìn)入中高含水開發(fā)期。為確保高效生產(chǎn)，對(duì)抽油機(jī)的要求呈現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn): 一是急需采用長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，以增加油井的產(chǎn)液量。二是為了降低油井的單位生產(chǎn)成本，對(duì)抽油機(jī)的節(jié)能性提出了更高的要求。據(jù)金融界網(wǎng)2009 年8 月報(bào)道，大慶油田自上世紀(jì)末，開始出現(xiàn)儲(chǔ)量和產(chǎn)量雙遞減的狀況，儲(chǔ)量替補(bǔ)率小于1，這標(biāo)志著它已進(jìn)入穩(wěn)產(chǎn)階段的后期。1990 ～ 2003 年，%。2000 ～ %，但2003 年總產(chǎn)量仍達(dá)到4 840 104 t。如果按“有計(jì)劃減產(chǎn)”的預(yù)期，2010 年其產(chǎn)量將為3 000 104 t。2003 ～ 2010 年， 104 t，%。隨著油田中后期采出程度的加深，油井含水量逐漸上升，動(dòng)液面不斷下降，出現(xiàn)水淹甚至強(qiáng)水淹現(xiàn)象。在維持穩(wěn)定的產(chǎn)量情況下，產(chǎn)液量要求相應(yīng)加大。水驅(qū)采油是油田中后期最常規(guī)的做法，其開采特點(diǎn)是要求抽油機(jī)沖程越長(zhǎng)越好， ～ 10 m，應(yīng)用最多的都在6 m 以下，不能較好的滿足后期開發(fā)階段產(chǎn)量需求。新型無(wú)游梁式抽油機(jī)發(fā)展應(yīng)用又沒有很好的與油田生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003 108 t，%。稠油由于輕質(zhì)餾分少、膠質(zhì)瀝青含量高、密度大、黏度高、流動(dòng)性較差、油藏壓力低、油田又儲(chǔ)層夾層多、非均質(zhì)性強(qiáng)、綜合含水高、部分屬高溫強(qiáng)水敏地層，采出度低。若采用常規(guī)抽油機(jī)采油，懸點(diǎn)載荷更大，負(fù)荷加重，有效沖程降低。為防止抽油桿受壓，還需提高抽油桿的光潔度和彎曲強(qiáng)度，以防止抽油桿柱下部發(fā)生縱向彎曲，減少斷脫事故。為提高稠油井的采油率，可采用人工舉升法和使用長(zhǎng)沖程低沖次的抽油機(jī)等措施。2． 種類多，產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度偏低石油工業(yè)發(fā)展一百多年來(lái)，抽油機(jī)種類層出不窮。檢索相關(guān)專利，顯示條目多達(dá)3 000 余條，隨機(jī)瀏覽300 條，關(guān)于新機(jī)型的專利達(dá)186 條。但是，實(shí)際被采用的專利并不多。當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的新型游梁式抽油機(jī)有異相型、前置型、氣平衡型、異型、下偏杠鈴型、兩級(jí)平衡型、斜直井型等，并且均是在國(guó)際規(guī)范下由各廠自行設(shè)計(jì)和仿制。雖然發(fā)展了很多機(jī)型，但品種雜亂，同一型號(hào)的抽油機(jī)，其尺寸和結(jié)構(gòu)各不相同(即使同廠的產(chǎn)品也各有不同)，給使用單位的生產(chǎn)和管理帶來(lái)不便［5］。表1 所示為十型游梁式抽油機(jī)同一型號(hào)的產(chǎn)品規(guī)格，其結(jié)構(gòu)一致而外形尺寸略有差別，標(biāo)準(zhǔn)化程度偏低。我國(guó)早在60 年代就開始研制無(wú)游梁抽油機(jī)，具有節(jié)能、重量輕、易實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程、慣性載荷小和智能控制條件好等特點(diǎn)，滿足了采油工藝需要。應(yīng)用最廣泛的無(wú)游梁抽油機(jī)有鏈條式、皮帶式、液壓式、滾筒式、直線電機(jī)式等。雖然各種機(jī)型都在日趨完善和提高中，但也因許多難題如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)件多、關(guān)鍵零部件故障率高、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)難，特別是軟連接傳動(dòng)，導(dǎo)向輪不可能很大，使配用的鋼絲繩由于曲率半徑小，壽命短，在機(jī)體內(nèi)部不易發(fā)現(xiàn)，造成事故等有待攻克［6］。一般應(yīng)用在容易監(jiān)護(hù)等小范圍內(nèi)。其產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化偏低，處于不斷試驗(yàn)改進(jìn)階段，一些結(jié)構(gòu)部件沒有徹底定型，通用化程度也受到影響。 次，而且多為氣平衡系統(tǒng)故障，占總故障數(shù)的62%。有時(shí)斷繩后，繩被絞入機(jī)體內(nèi)，輕者機(jī)體內(nèi)零部件損壞，重者導(dǎo)致整機(jī)報(bào)廢［2］。長(zhǎng)沖程抽油機(jī)沖程偏短，系列標(biāo)準(zhǔn)化不全，發(fā)展緩慢。在我國(guó)， m 的稱為長(zhǎng)沖程抽油機(jī)。目前正在使用的大部分長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的沖程均在5 m 以下，而且種類不多，規(guī)格不全。如鏈條式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，在研制無(wú)游梁抽油機(jī)時(shí)就開始研制，由于多方面原因，直到最近幾年才初步在各油田推廣應(yīng)用，而沖程超過(guò)6 m 的長(zhǎng)沖程抽油機(jī)如KCJ16 － 8 － 53Hz － 73HB 抽油機(jī)，仍處在試用階段［7］。3． 耗電量大，工作效率、能量利用率低抽油機(jī)井的耗電量約占油田總耗電量的30%～ 35%。目前，我國(guó)抽油機(jī)的保有量在10 萬(wàn)臺(tái)以上，電動(dòng)機(jī)裝機(jī)總?cè)萘坑? 500 兆千瓦，每年耗電量逾百億千瓦時(shí)。%，%，年節(jié)能潛力可達(dá)幾十億千瓦［8］。油田節(jié)能有三種途徑: 結(jié)構(gòu)節(jié)能、技術(shù)節(jié)能和管理節(jié)能。%，這就意味著，按照當(dāng)前技術(shù)進(jìn)步的程度無(wú)法滿足實(shí)現(xiàn)“十一五”節(jié)能目標(biāo)的要求［9］。2004 年，高臺(tái)子油田進(jìn)行了215 口抽油機(jī)井的能耗測(cè)試和計(jì)算，獲得了電動(dòng)機(jī)平均輸入功率、有功電量、系統(tǒng)效率等參數(shù)，與2002 年、2003 % %［10］。可以看出，在抽油機(jī)效率和節(jié)能方面，還有很大的提升空間，具有非常誘人的前景，一方面，可以節(jié)省大量能源消耗，緩解油田用電緊張狀況。另一方面，還可以提高油田生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)出比，這也是適應(yīng)節(jié)約持續(xù)型經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。就目前來(lái)看，游梁式抽油機(jī)仍處于無(wú)法取代的地位。由于其基本的換向結(jié)構(gòu)決定它的運(yùn)動(dòng)特性，懸點(diǎn)載荷特性與其驅(qū)動(dòng)的普通三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性不匹配，電