【正文】 負(fù)載 力矩為一交變的非正弦變化曲線，而曲柄配重的力矩卻是正弦曲線，因此，無(wú)法擬合全沖程過(guò)程中相對(duì)穩(wěn)定的平衡點(diǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)減速機(jī)較高的峰值和較深的谷值（負(fù)值）扭矩。 是什么原因，造成了采油工程這么巨大的能耗？ 發(fā)現(xiàn)了三個(gè)因素： 抽油機(jī)方面 ： 由于不能實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)跟蹤平衡” ，動(dòng)力的絕大部分功是消耗在克服殘余不平衡量上，機(jī)械效率極低。 ? 我國(guó)千米噸液實(shí)際消耗多少度電？ 據(jù)資料介紹 ,高產(chǎn)井千米噸液耗電在 10~20度之間，而低產(chǎn)井千米噸液電耗高達(dá) 50~60度。 我長(zhǎng)期蹲在子長(zhǎng)山溝里的抽油機(jī)旁，從多視點(diǎn)細(xì)心觀察、記錄、理解、分析， 對(duì)在用抽油機(jī)形成了五個(gè)方面的觀察發(fā)現(xiàn)： 第一個(gè)觀察發(fā)現(xiàn)： 《曲柄平衡游梁式抽油機(jī)》 不能實(shí)現(xiàn) “動(dòng)態(tài)跟蹤平衡” ,無(wú)功損耗巨大。 抽油機(jī)的實(shí)用 新型專利很多， 但發(fā)明專利， 僅此一項(xiàng)。游梁上擺運(yùn)動(dòng)時(shí)，吊坨落體重力施加一提升力矩也使游梁上擺而抽油。 這是一臺(tái)三型機(jī) 配套 2,2kw、 4p電機(jī) 泵掛深度 600米 日耗電 11度 日出油 與原裝機(jī)對(duì)比，節(jié)電率 68% 子長(zhǎng)采油廠時(shí)任廠長(zhǎng)馮對(duì)生 付廠長(zhǎng)呂延生、大隊(duì)長(zhǎng)李志江 稱贊是： 抽油機(jī)的革命性創(chuàng)新 。 三、新一代高效節(jié)能抽油機(jī)研發(fā)。 我曾經(jīng)是一個(gè)對(duì)采油工作一無(wú)所知的人， 2023年一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，得知采油所用的抽油機(jī)耗電高、效率低，節(jié)能降耗是一項(xiàng)重大課題。 抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)研發(fā) 石化管理干部學(xué)院油田企業(yè)供用電技術(shù)管理培訓(xùn)班講稿 楊 帆（高級(jí)工程師） 2023年 10月 22日 前 言 各位都是來(lái)自油田用電管理崗位，抽油機(jī)是你們?nèi)粘Ｓ秒姽芾淼?重點(diǎn)對(duì)象 。大家好 我是楊帆，陜西省岐山縣人，寶雞電機(jī)廠退休。 抽油機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀怎樣？采油工程節(jié)能降耗的出路究竟在哪里？這是各位工作中最大的 關(guān)注點(diǎn) 。于是，便產(chǎn)生了琢磨抽油機(jī)的念頭，這一琢磨就是十年。 三部分內(nèi)容，實(shí)際上是抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)研發(fā)的一個(gè)邏輯過(guò)程，觀察是為了搞懂改進(jìn)的對(duì)象，繼而才能形成正確的技術(shù)進(jìn)步思路和結(jié)果。 這是改進(jìn)后安裝在子長(zhǎng)采油廠 130叢井的 4臺(tái)四型抽油機(jī)試驗(yàn)樣機(jī)。游梁下擺運(yùn)動(dòng)時(shí)，泵桿下落，活塞進(jìn)油，同時(shí)吊坨被提升積蓄位能。 在上述試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，現(xiàn)已基本完成了第四代全系列的定型設(shè)計(jì)。 全世界使用的抽油機(jī)，都是美國(guó)石油學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，這個(gè)使用了近百年的抽油機(jī)（ 簡(jiǎn)稱 常規(guī)機(jī)），由于不能實(shí)現(xiàn) “動(dòng)態(tài)跟蹤平衡”， 能耗巨大。就是以最低 10度用電來(lái)計(jì)算，無(wú)功損耗占到 72% ，怵目驚心！ 算這筆賬能說(shuō)明什么問(wèn)題？ 第一、 說(shuō)明 電能幾乎常年消耗在抽油機(jī)的自身運(yùn)轉(zhuǎn)上 。 油井方面： 我國(guó)油田大多為低滲貧油田，其工況表現(xiàn)為空抽現(xiàn)象嚴(yán)重，泵效低。 動(dòng)態(tài)跟蹤平衡效果不好 是高耗能的核心！ 同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)： 常規(guī)機(jī)還存在著三個(gè)問(wèn)題點(diǎn)： 問(wèn)題 一、存在一個(gè)不能解開(kāi)的矛盾 ,就是上沖程時(shí)平衡塊越重越好 ,下沖程時(shí)平衡塊越輕越好，這是個(gè)無(wú)法調(diào)和的矛盾。 這就找到了常規(guī)機(jī)高能耗的根子是： 曲柄平衡方式 只有改變這種平衡方式，才是節(jié)能的正確出路！ 第二個(gè)觀察發(fā)現(xiàn) ：常規(guī)機(jī)有它絕對(duì)科學(xué)、合理的重大因素 常規(guī)機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為“曲柄連桿機(jī)構(gòu)”，這種機(jī)構(gòu)使曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以轉(zhuǎn)化為連桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 第三個(gè)觀察發(fā)現(xiàn)： 業(yè)界的節(jié)能技術(shù)路線存在著缺陷。 為什么說(shuō)配套高效電動(dòng)機(jī)作用不大？ 從異步電動(dòng)機(jī)的工作特性曲線可知：效率和功率因數(shù)只有在接近額定負(fù)載時(shí)，才能為最大値，特別是功率因數(shù)，當(dāng)負(fù)載不匹配時(shí)很低。 物體由運(yùn)動(dòng)再到靜止，這叫做制動(dòng)，制動(dòng)更是一種巨大的能耗。 我國(guó)大多低滲透油井的日產(chǎn)量在 2噸左右。 下表是最大沖程參數(shù)比較 行業(yè) SY/T5044標(biāo)準(zhǔn) 美國(guó) API標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)型 最大沖程 相近機(jī)型 最大沖程 C22820074 10337 C22824686 105 C912365144 注： 1 Ibf= 1 in= 沖程大會(huì)帶來(lái)什么問(wèn)題？ 整機(jī)設(shè)計(jì)高大，動(dòng)力配置選大，浪費(fèi)資源。 （如一口深井低產(chǎn)井，懸點(diǎn)負(fù)荷為 11噸，日產(chǎn)量 3噸，根據(jù)負(fù)載可以選 12型機(jī)，但沖程有 1米就足夠了） 抽油機(jī)怎樣選型才是合理的？ 應(yīng)遵循如下規(guī)則： ① 以油井負(fù)載大小選擇懸點(diǎn)負(fù)荷相適宜的機(jī)型； ②以油井產(chǎn)量和油液粘稠度選擇相適宜的沖程和沖次； ③一般在滿足油井負(fù)載的前提下，稠油井和高產(chǎn)井應(yīng)選較大沖程，合理沖次，稀油低產(chǎn)井應(yīng)選較小沖程，合理沖次。 下面，對(duì)行業(yè)幾個(gè)代表機(jī)型做個(gè)簡(jiǎn)要節(jié)能效果的技術(shù)分析 雙驢頭抽油機(jī) 致命缺陷是：動(dòng)力繩為軟鏈接，下沖程時(shí)減速機(jī)不能做功， 違背了使上下沖程電動(dòng)機(jī)作功相等的平衡原則， 這樣，驢頭、光桿、油柱合成的重力矩就必須大于配重力矩，從而致使上下沖程的理論平衡點(diǎn)偏移，反而增大了上沖程的殘余不平衡量，影響整體平衡效果，節(jié)電率受到限制。 勝利油田長(zhǎng)環(huán)形齒條抽油機(jī) 采用傳統(tǒng)的齒輪齒條傳動(dòng)原理，傳動(dòng)效率雖比鏈條機(jī)高，但沒(méi)有跟蹤平衡效能，談不上是節(jié)能產(chǎn)品 。 ? （ 2） .達(dá)到井下液面動(dòng)態(tài)平衡是抽油機(jī)的最佳抽汲參數(shù)，大沖程理論有局限性。 ? （ 5） .吊重平衡方式比曲柄平衡方式更能回收利用光桿下落的重力功。 液面動(dòng)態(tài)平衡，就是讓井筒里保持滲入的油液與抽走的油液大致平衡。 勤抽會(huì)在井筒的泵底區(qū)域形成低壓區(qū)，便于地質(zhì)層中的油液滲入 井筒內(nèi)。 為什么說(shuō)變速運(yùn)動(dòng)符合液體用活塞泵抽汲的理論？ 據(jù)流體通過(guò)小孔的理論分析，在下沖程活塞充泵初始階段，活塞充油處于紊流狀態(tài)，這時(shí)液體阻力較大，下行速度小，阻力損失就小。 變速運(yùn)動(dòng)符合抽油機(jī)換向運(yùn)動(dòng)的特性！ 游梁機(jī)的 變速運(yùn)動(dòng) 符合抽油機(jī)一上一下的換向運(yùn)動(dòng)特性。 吊重平衡的配重是垂直運(yùn)動(dòng)，直線上、下運(yùn)動(dòng)是 100%的積蓄位能和釋放位能，節(jié)約動(dòng)力。 三、新一代高效節(jié)能抽油機(jī)研發(fā) 以“動(dòng)態(tài)跟蹤平衡”和“百分之百回收利用重力功”兩個(gè)創(chuàng)新理論為基礎(chǔ)，以“高節(jié)能，高安全，長(zhǎng)壽命”為目標(biāo)，研發(fā)成功了《吊重平衡游梁式抽油機(jī)》。 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)之二（前驅(qū)動(dòng)） 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)前置并簡(jiǎn)化，具備節(jié)能與大沖程兼?zhèn)涞募夹g(shù)特征 。 四、可不停機(jī)調(diào)整平衡，調(diào)整精度高，大幅度減少了殘余不平衡量造成的無(wú)功損耗。 二、配重可根據(jù)實(shí)際負(fù)載加減，使抽油機(jī)可以在額定懸點(diǎn)載荷范圍內(nèi)的任何實(shí)際負(fù)載工況下，都很方便的適用，并節(jié)約配重鋼材。 分述如下 ： 以游梁為研究對(duì)象，先分析這個(gè)結(jié)構(gòu)的靜態(tài)平衡原理 游梁水平位置的靜態(tài)理論平衡方程式為： P吊 H1= P負(fù) H2 推導(dǎo)出兼顧上、下沖程的理論平衡點(diǎn)方程式： ?由于上沖程 P負(fù)上 大于下沖程 P負(fù)下 ，故：理