【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 試井?dāng)?shù) 。 ai iiniinpp????????1111提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的途徑 國(guó)內(nèi)外的研究表明，影響機(jī)械采油系統(tǒng)效率的因素較多，它不僅受機(jī)采設(shè)備和運(yùn)行參數(shù)的影響，而且還受油井管理水平和井況的影響。由于能量（這里指電能與機(jī)械能）在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，會(huì)發(fā)生不可避免的損失，所以有效功率一定小于輸入功率， 系統(tǒng)效率總是小于 1。根據(jù)能量守恒定律，輸入功率應(yīng)當(dāng)?shù)扔谟行Чβ剩ㄝ敵龉β剩┡c損失功率之和。機(jī)械采油井系統(tǒng)效率取決于損失功率與輸入功率之比。即在輸入功率一定的條件下，損失功率越大，機(jī)械采油井系統(tǒng)效率越低；反之系統(tǒng)效率就越高。由此可見(jiàn)，要提高機(jī)械采油井系統(tǒng)效率，就要努力減少系統(tǒng)各部分的功率損失，以“提高機(jī)采井系統(tǒng)效率為手段”，確保油田低耗高效開(kāi)發(fā) 。 管柱抽油泵盤(pán)根盒鋼絲繩四連桿減速箱皮帶電機(jī) ????????? ????????j地下地面 ??? ??j 如果電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在額定負(fù)荷或額定負(fù)荷附近，則電動(dòng)機(jī)屬于節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。但多數(shù)抽油機(jī)（尤其是常規(guī)游梁式抽油機(jī)）在工作過(guò)程中，為滿(mǎn)足啟動(dòng)或最大動(dòng)率點(diǎn)的要求，其電動(dòng)機(jī)的平均輸出功率與輸出功率之比通常為 ～ ，有的甚至更低。因此在沖程中的大多數(shù)時(shí)間里電動(dòng)機(jī)處于輕載運(yùn)行，既所謂 “ 大馬拉小車(chē) ” 的情況，其效率因數(shù)都很低，這就造成較大的能量損失從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)看，有些電機(jī)平均效率只有 60%～ 70%，與普通異步電動(dòng)機(jī)的額定效率90%～ 95%相比，提高效率潛力較大。 提高抽油機(jī)采油系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的能效分析 目前油田電動(dòng)機(jī)節(jié)能主要分為四個(gè)方面： （ 1）人為地改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，以實(shí)現(xiàn)與負(fù)荷特性柔性配合，從而提高系統(tǒng)效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。這種方法主要是采用變頻調(diào)速的方法。 （ 2）從設(shè)計(jì)上改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（如高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)和超高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)），從而改善電動(dòng)機(jī)與機(jī)、桿、泵整個(gè)系統(tǒng)的配合，減少系統(tǒng)能耗。 （ 3）研制高效節(jié)能電動(dòng)機(jī)，擴(kuò)大高效區(qū)范圍，提高電動(dòng)機(jī)效率，降低裝機(jī)效率，從而減少電動(dòng)機(jī)損失。 （ 4）采用節(jié)能型抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)控制裝置，這種電動(dòng)機(jī)控制裝置除具有一般控制箱的基本功能外，可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的電壓或進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，降低電動(dòng)機(jī)損失。 工程上常用的皮帶的傳動(dòng)效率都比較高，最高可達(dá) 98%，即其傳動(dòng)損失僅為 2%。 20世紀(jì) 80年代末在大慶油田進(jìn)行的一些試驗(yàn)證明，在抽油機(jī)上使用窄 V聯(lián)組帶比使用其它類(lèi)型的皮帶，損失最小。這種帶傳動(dòng)動(dòng)力大，磨擦損失小，滑差率小，丟轉(zhuǎn)少，傳動(dòng)效率最高達(dá) 98%，并且?guī)л喼睆胶蛯挾榷济黠@減小。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，使用這種傳動(dòng)帶比使用普通三角帶平均可節(jié)電 %。因此 ,在我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)條件下 ,帶傳動(dòng)部分效率的提高潛力已很小 . 主要包括軸承和齒輪的磨擦損失。對(duì)于減速箱，核心問(wèn)題是潤(rùn)滑，如果潤(rùn)滑效果差，不僅使能耗增加，而且使軸承和齒輪很快磨損，因此要保證減速箱內(nèi)軸承和齒輪的潤(rùn)滑。如果潤(rùn)滑良好，減速箱的總損失約為 9%~10%，即傳動(dòng)效率為 90%左右。從工程角度上看，這基本是目前大功率減速器傳動(dòng)效率的最高值。因此，在管理和維護(hù)措施得當(dāng)?shù)臈l件下，減速箱的效率不會(huì)有大的提高。 4. 對(duì)于游梁式抽油機(jī)，換向部分主要是四連桿機(jī)構(gòu)或其變形。對(duì)于無(wú)游梁抽油機(jī)，換向機(jī)構(gòu)主要是天輪，滾筒或鏈等。該部分的主要損失是相對(duì)運(yùn)動(dòng)件間的磨擦損失以及鋼絲繩的變形損失。如果潤(rùn)滑保養(yǎng)良好，該部分的傳動(dòng)效率一般可達(dá) 95%，在換向機(jī)構(gòu)的一定的情況下，該部分的效率不會(huì)有大的提高。 近年來(lái)出現(xiàn)了許多抽油機(jī)新的平衡方式，如游梁偏置平衡、懸重偏置游梁復(fù)合平衡、下偏杠鈴型游梁復(fù)合平衡、擺桿式游梁抽油機(jī)的復(fù)合平衡、調(diào)徑變矩純下偏平衡等。采用這些平衡方式能不同程度地改善曲柄凈扭矩曲線，降低曲柄軸扭矩、減小扭矩曲線的波動(dòng)。 國(guó)內(nèi)外的理論研究和測(cè)試結(jié)果表明，如果以抽油機(jī)的能耗最小為抽油機(jī)平衡最佳的判斷準(zhǔn)則，則上下沖程的峰值扭矩不一定相等，調(diào)平衡時(shí)，需要按照能耗最小的原則，通過(guò)計(jì)算或測(cè)試得出最佳平衡重的調(diào)整點(diǎn)。實(shí)踐證明，通過(guò)合理的調(diào)整平衡，每口井可節(jié)約有功功率 ~，節(jié)電效果明顯。每口井都有節(jié)電的平衡最佳點(diǎn)，一般調(diào)在 90%最為經(jīng)濟(jì)。調(diào)過(guò)調(diào)平衡來(lái)節(jié)約電耗，少投入，多產(chǎn)出。 該部分的損失主要是摩擦損失，該項(xiàng)損失與抽油機(jī)的安裝情況、光桿的表面加工質(zhì)量、盤(pán)根的松緊和密封材料有密切關(guān)系?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明，使用標(biāo)準(zhǔn)光桿和密封性能好的調(diào)心石墨盤(pán)根盒，能夠大幅度地減小磨擦力和功率損耗。管理與維護(hù)正常的情況下，盤(pán)根盒部分能量損失很小，因此提高能效的潛力不大 。 主要為摩擦損失，與下泵深度、井液粘度、抽油桿運(yùn)行速度、油井本身斜度和彎曲程度有關(guān)。對(duì)于井液粘度大的油井，可采用長(zhǎng)沖程、低沖次的工況降低抽油桿的運(yùn)行速度；可采用降低井液粘度的措施，如蒸汽、摻稀油、應(yīng)用電加熱抽油桿等，以降低抽油桿柱與液柱之間的摩擦力。對(duì)于井斜或井筒彎曲程度嚴(yán)重的油井，可在抽油桿柱上加裝扶正器或滾輪接箍，以減少桿管之間的摩擦損耗。 4. 抽油泵 抽油泵的損失中，容積損失和水力損失占主要部分。通過(guò)優(yōu)選柱塞泵筒間的間隙，在不增加柱塞泵筒摩擦力的條件下，減小液體漏失量。采用耐磨耐沖擊、開(kāi)關(guān)性能好、水力損失小的閥球及閥座，可減小由于泵閥損壞或由于開(kāi)關(guān)不及時(shí)而引起的漏失和減小水力阻力，從而降低抽油泵部分的能耗。 管柱 管柱損失由管柱的容積損失和水力損失兩部分組成。 在油管螺紋處加裝密封件以保證油管的密封，在起下油管柱時(shí)按規(guī)程操作減少或消除螺紋的損壞，則可降低管柱漏失量，從而降低容積損失值。 管柱的水力損失與管柱內(nèi)表面的粗糙度成正比，與井液的向上流動(dòng)速度的平方成正比。對(duì)于井液腐蝕性較強(qiáng)或 /和易結(jié)垢的油井，應(yīng)對(duì)油管采取防腐和 /或防結(jié)垢措施，防止油管內(nèi)壁變粗糙。在選擇抽汲參數(shù)時(shí)，應(yīng)盡量使用大泵徑、長(zhǎng)種程、低沖次，以降低液體向上流動(dòng)速度。 在抽油機(jī)采油系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī) 和 平衡部分 提高能效的潛力較大，是系統(tǒng)節(jié)能研究的主要方向。 抽油機(jī)工作效率不高的主要原因之一是其載荷特性與所用普通三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性不匹配 。 供給抽油機(jī)舉升液體的能量主要消耗在三個(gè)方面：一是舉升液體所做的有效功，二是克服磨擦阻力所做的功，三是消耗于熱損失的功。 通常情況下，如果要舉升的井液量、舉升高度和井況一定，舉升液體所做有效功不變。在整個(gè)抽油機(jī)采油系統(tǒng)中，變化幅度較大的是消耗于 熱損失 的功，這也是系統(tǒng)節(jié)能的著眼點(diǎn)。 普通異步電動(dòng)機(jī)具有硬外特性，適宜拖動(dòng)均勻載荷。抽油機(jī)的凈扭矩曲線呈周期性變化的規(guī)律，就是抽油機(jī)異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，總的熱損失是電流和功率波動(dòng)量函數(shù)，這波動(dòng)量與抽油機(jī)扭矩的變化成正比，波動(dòng)量越大，總的熱損失也越大。在其它條件不變時(shí)，抽油機(jī)扭矩變化越平穩(wěn)，則電流均方根值就越接近電流平均值，消耗于熱損失的功也就越小，抽油機(jī)的能量損失越小，抽油機(jī)采油系統(tǒng)的效率也就越高。 評(píng)價(jià)抽油機(jī)的節(jié)能性能： 曲柄軸凈扭矩集中表現(xiàn)了抽油機(jī)的平衡性能和動(dòng)力性能。通過(guò)改變平衡方式和平衡設(shè)計(jì)，改變平衡扭矩曲線的形狀，改變或調(diào)整載荷扭矩曲線和平衡扭矩曲線相位差，消除負(fù)扭矩，減小凈扭矩曲線的波動(dòng)變化幅度和上下峰值，使扭矩曲線盡量接近水平直線。 抽油機(jī)本身動(dòng)力性能及井況所決定的懸點(diǎn)載荷，即動(dòng)力示功圖 通過(guò)改變或改進(jìn)抽油機(jī)設(shè)計(jì)、優(yōu)選抽汲參數(shù)，能夠改變懸點(diǎn)慣性載荷分布。 在粘油井中采取降粘措施，降低桿柱與井液的磨擦力，以改變懸點(diǎn)載荷，使懸點(diǎn)最大、最小載荷差值減小，懸點(diǎn)載荷盡量變均勻，使得懸點(diǎn)載荷在曲柄軸上產(chǎn)生的扭矩均勻。 ，負(fù)荷率等 提高電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率及工作效率，擴(kuò)大電動(dòng)機(jī)高效區(qū)范圍；使電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟，改善電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與抽油機(jī)負(fù)載特性的相互配合，以提高抽油機(jī)采油系統(tǒng)效率，降低能耗。 評(píng)價(jià)抽油機(jī)的節(jié)能性能： 、變頻、調(diào)壓等電控技術(shù) 應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)定子繞組電壓或進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)?，均可?shí)現(xiàn)抽油機(jī)采油系統(tǒng)的節(jié)能。 評(píng)價(jià)抽油機(jī)的節(jié)能性能： （不包括電動(dòng)機(jī)）及其節(jié)能原理 2． 2． 1 異相曲柄復(fù)合平衡抽油機(jī) 2． 2． 2 雙驢頭抽油機(jī) 2． 2． 3 曲游梁抽油機(jī) 2． 2． 4 擺桿式游梁抽油機(jī) 2． 2. 5 偏輪式游梁抽油機(jī) 2． 2． 6 下偏杠鈴游梁復(fù)合平衡抽油機(jī)械 2． 2． 7 調(diào)徑變矩游梁平衡抽油機(jī) 2． 2． 8 漸開(kāi)線異形抽油機(jī) 2． 3抽油機(jī)節(jié)能電動(dòng)機(jī) 2． 3． 1 變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī) 2． 3． 2 超高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī) 2． 3． 3 電磁滑差電動(dòng)機(jī) 2． 3． 4 高效永磁同步電動(dòng)機(jī) 2． 3． 5 雙速電動(dòng)機(jī) 2． 3． 6 雙功率電動(dòng)機(jī) 抽油機(jī)節(jié)能控制箱 2． 4． 1 可控硅調(diào)壓式節(jié)能控制箱 2． 4． 2 星角轉(zhuǎn)換節(jié)能控制箱 2．