抽油机节能改造试验效果与评价

蒋义伟 惠南南（浙江油田公司采油工艺研究所）

目前浙江油田共有油井132口，全部为抽油机井，日均开井77口，由于供液能力较差，间开井较多。原油属高凝油，采用空心杆电加热举升工艺开采，2011年抽油机年耗电量为175.62×104kWh。为降低生产能耗，在白驹油田丰1-26井优选摆铃式抽油机进行改造试验，提高机采系统效率，最终达到节能降耗的目的[1]。

1 摆铃式自动调平抽油机

1.1 运行特点

摆铃式自动调平节能型抽油机是在原抽油机游梁的尾部加装一个可以摆动的摆铃（摆铃重3 120 kg），去掉了原来的4个曲柄平衡块（每个平衡块重1 020 kg），并且在游梁上安装了一个可以前后移动的辅助平衡配重，这既不改变游梁抽油机的基本结构和运行方式，又能实现近似的直线自动平衡，使负载波动变得很小，大幅度降低电动机功率，从而达到依靠摆铃来实现平衡、依靠游梁辅助平衡来实现自动调平的目的[2]。

摆铃的运行轨迹是连接在一起的两段圆弧，A、B、C三点在一条近似垂线上。下偏杠铃的运行轨迹是一个以中轴到杠铃中心距离为半径的一段圆弧，X、Y、Z点的位置明显不在一条垂线上。

摆铃运行过程中（图1），A点与B点水平距离相差最大，最大力矩变化为2.79%；下偏杠铃运行过程中，X点与Z点水平距离相差最大，最大力矩变化为40.36%。由此可以看出，摆铃在运动过程中位置不平衡力和横向惯性力都很小，可以增加摆铃质量，取消原来的曲柄平衡块，平衡能力和平衡效果比较好。

1.2 摆铃机运行系统工作原理

安装2个位置传感器，用于确定和区分上下行程起始位置，电流传感器把不平衡的负载电流信号传给单片机，单片机发出指令控制电动机导线让游梁上的丝杠升降机控制电动机正转或者反转，推动游梁辅助平衡重前后移动。当上行电流峰值大于下行电流峰值并且达到一定比例时，辅助平衡重向左移动，增大平衡力；反之，游梁辅助平衡重向右移动，减小平衡力。详见图2。

抽油机改造前后外观见图3和图4。

2 试验效果分析

改造后的摆铃式抽油机于2009年9月20日投入使用，历时已近3年，运行状况良好，达到了预期节能效果。主要表现在以下方面（表1、图5）：

1）电动机工作效率得到明显提高。改造后输入功率下降了1.8 kW（东北油田节能监测中心监测数据下降了2.92 kW），节能率达到25%，系统效率提高了6.5%。

2）改造后抽油机平衡度高，达到95%以上，且可自动调整平衡，减少了调整平衡度而引起的停井时间，同时降低了劳动强度。

3）改造后最大净扭矩下降了23 kN·m，下降幅度达53.5%，有效提高了抽油机的运行效率。

4）改造后抽油机运行更平稳，有效降低了悬点的振动载荷，减缓了偏磨，延长了检泵周期。

表1 改造前后效果对比表

3 经济效益分析

根据摆铃式抽油机投产后监测的结果，年可节约电量1.4×104kWh，每度电按1元计算，年节约电费1.4万元。丰1-26井为间开井，如改为常开井，节约电量更为明显。

改造费用7.58万元，每年节约1.4万元电费，投资回收期为5.4年。

每年预计改造15台，每台每年节约电费1.4万元，每kWh电按照1元计算，年可节约电费21万元。

4 结论及认识

1）通过丰1-26井摆铃式抽油机节能技术改造，提高了抽油机动态平衡率，降低了能耗，节能效果明显。

2）经过近3年的使用，抽油机运行平稳，节能效果显著，可推广应用该项技术，提升节能技术管理水平。

3）油田公司将摆铃式抽油机改造纳入“十二五”节能改造计划中，为油田节能技术改造工作创设了良好开端。

[1]梁宏宝.游梁式抽油机节能技术改造综述（Ⅰ）[J].应用能源技术,2011(2):4-7.

[2]江涛.常规游梁式抽油机节能改造[J].节能与环保,2010(12):62-63.