油田抽油机十篇

油田抽油机篇1

    目前，在我国各油田的抽油机总数已超过10万台，是各油田的主要耗能设备。按每台电机容量30KW（实际上不止于此，在油田使用最多的是37KW和45KW电机，部分使用55KW和75KW电机）计算，装机总容量在三百万千瓦以上。作为油田生产中使用最多的耗能设备，抽油机拖动电机的负载率普遍较低，造成能源浪费。

    在实际开采作业过程中，抽油机受油井的井深、油质、杂质、含沙量、含水量等诸多客观因素的影响，须调整作业冲次、冲程，甚至更换电机、改变电机的功率；同时，由于油田所处地理位置、纬度的不同，以及所处地区的气候等自然因素，也会对开采作业产生影响，要求抽油机根据实际工况进行相应的速度调整。

    鉴于以上所述油田抽油机的技术要求以及使用的社会效益，抽油机对电机控制系统的基本要求是：

     大范围的、稳定可靠的无级调速；

     具有比较显著的节电效果。

一、IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜

    IMS系列伺服控制器是时光科技有限公司研制、开发的拥有自主知识产权的交流异步电机伺服控制器。其控制对象是普通的三相交流异步电机，控制精度达到同步伺服电机的控制水平。IMS系列伺服控制器调速范围广，定位精度高，低速转矩大，软件功能完善。

    针对油田工作的实际需求，时光公司研制了IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜。此伺服控制柜结合抽油机的运行工况和油井的实际情况，及时地、自动地调整电机的运行速度、加速度、扭矩等参数，使原有拖动电机在高效、节能状态进行工作。

    通过在中原、胜利、辽河油田的实际应用，证明了IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜可以简便而安全的进行调速操作，大大降低了现场操作人员的工作强度，提高了生产效率，并取得了明显的节能效果。

（一）IMS伺服控制柜的构成

    IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜构成情况如下图所示：

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图  IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜构成图

（二）IMS伺服控制柜的特点

    IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜具有如下特点：

    1、交-直-交的主电路

    IMS伺服控制柜先将输入的三相50Hz交流电变为直流，再逆变为频率、电压有效值可调的三相交流电供给拖动电机。

    2、大范围的速度控制

    IMS系列伺服控制柜采用伺服控制，可准确、大范围地控制电机的转速，速度控制范围为0-1500r.p.m，速度控制精度为0.3r.p.m。

    3、三倍额定转矩的过载能力

    IMS系列伺服控制柜在零至额定转速范围内具有恒转矩输出特性，并具有3倍额定转矩的过载能力。因此，在很低的转速下，电机也可输出额定转矩并具有300%的过载能力。

    4、低速大转矩的控制特性

    IMS系列伺服控制柜在抽油机电机启动的过程中，可以驱动电机输出足够的转矩。从而在转速从0上升到设定值过程中，使电流平稳，实现了真正的“软启动”。

    5、下慢上快的速度控制

    IMS系列伺服控制柜通过速度与转矩的可解耦以及独立控制，实现了对抽油冲程下慢上快的速度控制。

    6、具有内部软PLC功能，可对转矩进行检测和控制。

（三）IMS伺服控制柜的优势

    根据IMS系列伺服控制柜的设计原理、控制特点以及应用实例的分析， 油田抽油机配备IMS系列伺服调速节能控制柜，具有如下优势： 

    1、调速操作简便

    由于IMS系列伺服调速节能控制柜具有大范围、连续调速的特点，只需调

整一个旋钮即可实现连续、稳定的调速功能，满足抽油机调整冲次的要求。对于现场操作人员而言，操作极为简便。

    2、降低作业强度

    使用IMS系列节能伺服控制柜调速操作简便，无需在作业过程中更改抽油机及配套设备的机械结构，大大降低了现场工人的作业强度。

    3、提高生产效率

    使用IMS系列节能伺服控制柜，在作业过程中无需停机进行调整；控制柜具有的抽油冲程下慢上快的速度控制，提高了抽油机的出油量。这些因素，均提高了抽油机的生产效率。

    4、节能效果显著

    根据实际应用统计数据计算，IMS系列节能伺服控制柜具有显著的节能效

果。相对而言，对于高产油井即抽油机负载越大、冲次频率越低，节电效果越明显：当抽油机冲次频率低于2.5次/分，节电率高达75%以上。针对负荷较轻的油井，可根据IMS系列节能伺服控制柜具有的软启动功能，采用以较小功率的电机取代原有电机的解决方案，同样可以取得较为显著的节能效果。

二、结论

    IMS系列油田伺服调速节能控制柜正是顺应油田抽油机对电机控制系统的基本要求而研制生产的，弥补了目前普遍采用的抽油机调速方案存在的缺陷,实现了：

油田抽油机篇2

[关键词]：抽油机 节能 方式

一、抽油机概述

抽油机俗称“磕头机”，是石油钻采机械中常用的采油机械设备。抽油机的种类繁多。从采油方式上可分为两类，即有杆类采油设备和无杆类采油设备。有杆类采油设备又可分为抽油杆往复运动类（国内外大量使用的游梁式抽油机和无游梁式抽油机）和旋转运动类（如电动潜油螺杆泵）；无杆类采油设备也可分为电动潜油离心泵，液压驱动类（如水力活塞泵）和气举采油设备。

二、抽油机节能的意义

我国的油田多为低渗透的低能、低产油田，油田开发难度不断增大，大部分油田要靠注水压油入井，再用抽油机把油从地层中提升上来，以水换油或者以电换油是我国油田的现实，因而，电费在我国的石油开采成本中占了相当大的比例。由此造成成本居高不下，节能降耗已成为油田稳产上产绕不开的命题。目前，我国抽油机的保有量在10万台以上，电动机装机总容量在3500MW，每年耗电量逾百亿kWh，抽油机在我国平均效率为25.96%，而国外平均水平为30.05%，年节电潜力可达几十亿kWh。节能在长期角度看来是优化结构、成本降低的途径，从而使企业获得有利的竞争地位。既确保有效地完成国家的任务，又保证企业通过节能工作获得长期的低成本优势，也是企业能否持续稳定发展的现实考题。抽油机的增效节能肩负着越来越沉重的使命。

三、抽油机节能存在的问题

传统的抽油机普遍存在着起动冲击大，运行耗电多，大马拉小车、效率低下等诸多问题。

（一）效率低下，能耗大

当油层的能量不足以维护自喷时，则必须人为地从地面补充能量，才能把原油举升出井口。如果补充能量的方式是用机械能量把油采出地面，就称为机械采油。全国有机采井近65000口，抽油机井占总井数的85%，在油田采收过程中，抽油机耗电量占油田总耗电量的1/4，由于抽油机自身设备结构的特点，大量的能量（70%左右）在传递过程中白白损失掉。抽油机固有的设计及运行特点与现场运行工况相比，不可避免地出现了大马拉小车的不合理匹配。抽油机PH点的负载在现场也从未出现过，抽油机的实际负载率普遍偏低，绝大部分负载在电动机额定功率（指输出功率）20%～30%左右，最高也不会超过50%。这样运行对普通电动机而言，其效率和功率因数特低。“大马拉小车”现象是抽油机耗能的主要原因。为实现抽油机节能，必须克服“大马拉小车”现象所带来的负面影响。

（二）空抽

由于抽油机是按照油井最大化的抽取量来进行选择的，并且还留有设计余量。另外，随着油井由浅入深的抽取，井中油面逐渐下降、地下油量越来越少，泵的充满度越来越不足，直到最后发生空抽的现象，如果不加以控制，就会白白地浪费大量的电能。

（三）设备老化

抽油机老化严重，有些抽油机净值早已折旧没了，新度系数极低，而在一个中型油田企业抽油机每年的折旧就达上亿元，仅凭产能新增抽油机根本不能改善抽油机整体技术状况差、新度系数低的现状，并且需要投入大量的资金，逐年有计划地进行更新或技术改造。资金的缺乏给技术装备的节能增加了很大的难度。

（四）运行工况恶劣

抽油机基本是在室外露天环境下工作，一年四季风吹雨晒，工况环境十分恶劣。抽油机又分布在广阔的油田区域，给维护保养等管理工作带来极大困难，不足、设备锈蚀等现象普遍存在，不但使设备的安全性和可靠性降低，更使各部件摩擦增大，带来能量损失的加大。

四、抽油机节能潜力巨大

（一）抽油机节能理论分析

根据抽油机井的工作特点，抽油机的系统效率分为地面效率和井下效率两部分，并且存在以下关系。

N=NsNw

式中：N ――抽油机系统效率；

Ns――抽油机系统的地面效率；

Nw――抽油机系统的井下效率。

机械采油系统由电动机、抽油机、井口装置、油管柱、抽油杆和抽油泵等装置组成，其中抽油机又包括胶带轮传动装置、减速器、四连杆机构和游梁装置。地面系统效率损失主要发生在电动机、皮带、减速箱及四连杆机构中，井下效率损失主要发生在盘根盒、抽油杆、抽油泵和管柱中。

（二）理论上提高系统效率的几种方法

提高系统效率有以下两种办法：一是增加系统的有效功率；二是减少损耗功率，推广应用节能技术设备或加强管理工作。

1.推广节能型抽油机和电动机。我国现在使用较多的节能型抽油机有异相曲柄平衡抽油机、异型游梁式抽油机和宽带机等，使用较多的节能电机有高滑差电机、双速电机等。

2.对有杆抽油系统进行优化设计。结合油井实际选择机、杆、泵及抽汲参数，有杆抽油系统应当满足油井的生产要求，还要做到经济合理。一是新投产油井系统的优化设计；二是已投产井抽汲参数的优选，即在满足抽油机的承载能力以及满足配产要求的条件下，合理地设计抽汲参数。

3.加强对抽油机的科学化管理。定期检查传动装置，定期更换减速箱内机油，提高地面传动部分效率；使用窄V联组带；对于油气比高的油井应采取适当加大泵的沉没度，加装油气分离器和定期放套管气等措施，以提高泵的充满系数；加强特殊井的分类维护；保持抽油机的较高的平衡度等。

4.解决抽油机电动机的欠载问题。电动机运行的效率取决于负载率β。在这里：

β=（P2/ PN）×100%

式中：P2――电动机的输出功率；

PN――电动机的额定功率。

轻载时电动机的效率很低，而当负载增加到一定值时变化则很小。当β

（三）抽油机节能具体方式手段

大致通过三种途径实现抽油机的节能增效：一是提高电机的功率利用率；二是改进抽油机结构，比如通过加平衡块使载荷更平衡，或者使用变频装置来改善平衡等。三是在深井泵上做文章，提高泵的效率。

1.抽油机的电动机节能方式。主要从三个方面实现节能：人为地改变电动机的机械特性，主要是改变电源频率，以实现与负荷特性的柔性配合；从设计上改变电动机的机械特性（如高转差率电动机和超高转差率电动机），从而改善电动机与抽油机的配合；提高电动机的负荷率和功率因数。具体有以下方式：

（1）采用双功率电动机。电动机在各种情况下都有较高的负荷率，运行效率和功率因数都有较大的提高。缺点在于：如果不能解决系统的配合问题，则起不到节能作用。

（2）增加蓄能器。蓄能器用来增加抽油机的转动惯量，充分发挥其动能的均衡作用，降低电动机承受扭矩的波动量。只要电动机的额定功率等于或大于抽油机的平均消费功率，抽油机就能平稳工作，显著降低电动机容量，实现节能降耗。

（3）利用电容器做功率补偿。其节能原理就是利用一个大容量电容器并联在线路中，起到功率补偿作用，从而达到节电目的。无功就地补偿节能可以最大限度地减少拖动系统对无功功率的需求，使整个供电线路的容量及能量损耗、导线截面、有色金属消耗量，以及开关设备和变压器的容量都相应减小，而供电质量却得以提高。其只能对长期空载或轻载运行的电动机有用，对于重载运行的电动机，没有补偿的必要。只要根据电机容量及平均负载率，选配适当容量的电容器进行固定补偿就行了，既经济又实用。

（4）改变电动机的机械特性。主要应用于节能电机。一是超高转差率多速电动机。普通电动机的机械特性较硬，在一定负载下，转速n（或角速度ω）较大；超高转差电动机（CJT）机械特性较软，在同一负载下，转速n（或角速度ω）较低，即转差率较大，具有降低扭矩峰值，减小抽油机悬点冲击载荷的作用。因

此，在某些工况下具有节能效果。

图1 η=f（P）曲 线

1，2分 别 为 普 通 电 动 机 的η及cosψ；

3，4分 别 为CJT电 动 机 的η及cosψ；

为 额 定 负 载 时 的η及cosψ；

为 轻 载 时 的η及cosψ。

通过对图1所示效率，功率因数与输出轴功率之间的函数关系分析可知：

1）普通电动机的η及cosψ曲线陡峭；

2）CJT电动机的η及cosψ曲线平坦；

3）普通电动机在额定输出功率点，η及cosψ较高，运行最经济；

4）在轻负载时，普通电动机的η及cosψ较低，CJT电动机的η及cosψ较

高。

对超高转差率多速电动机来讲，由于曲线平坦，η及cosψ在负载变化情况下，其值变化不大，从而相对来讲其η及cosψ高于普通电动机，致使有功功率降低，功率因数提高。就节能来说，抽油机匹配超高转差电动机是合理的。当然，转差率高低，机械特性软硬均应适度，否则会对其实用性、可靠性带来不利影响。

二是永磁同步机。效率和功率因素都优于一般异步电机，电机本身是硬特性，运行中无转差。没有消减振动载荷的能力，会增大对减速箱齿轮的冲击损害；一旦电机烧毁就会失磁；不能适用调参的需要实行变极调速。

三是双定子电机。起动时集两部分定子的合力矩以加大起动力矩，以适应低负荷时以低功率来匹配达到节电的目的。缺点是电机的制造难度和成本增加。

四是电磁调速电机。在抽油机既定的负荷条件下，通过改变其绕组结构完成6/8极，8/12极的单绕组非倍极改型设计，使其运行在原井抽油机上，其负荷率从20%-80%变化，电机都运行在高效区，这种方式既适用于旧电机改造，又适用于新电机生产

（5）电动机星三角转换节能。主要用于节能配电箱。当电动机轻载（负载率33%时，再将电动机绕组改为接法运行。否则会使电流过大，铜耗增加，反而费电。为了不使转换频繁发生，一般在转换点的负载率之间设置一定的回差，通常采用负载率β35%，进行Y转换。

（6）增加调压节能装置。降低输入电压，减少了电动机的损耗，提高了电动机的运行效率，达到节能的目的。主要是晶闸管相控调压节能（STD）。基于相控节电技术的电机节电器全自动智能化节电，无需人工调节，节电率效果比较明显，不改变电机原有转速，不影响抽油机采油量，串联于抽油机电机前端，安装使用简捷易用，具有软启动，动态跟踪负载，调节用电设备输入功率，提高用功功率等功能，可有效地保护电机及机械设备，设备运行平稳、可靠，是抽油机节能改造的最佳方案。

2.改进抽油机结构

（1）间抽控制器。包括人工控制、定时钟、液面探测器、流量传感器、电流传感器、抽油杆载荷传感器。从实践中看，人工控制方式费工费时；定时钟无法解决令抽油机的工作能力动态地响应油井负荷的变化，可能还会影响油井的产量；液面探测器由于装置复杂，维修费用高而没有得到普及；流量传感器受大概10cm3/s流量限制，会发生堵塞现象，也未能获得推广应用；电流传感器对电机电流的检测是最方便、最可靠，也是最为廉价的方法；抽油杆载荷传感器在光杆或游梁上安装测力传感器可以测出抽油杆的载荷数据。光杆测力传感器比较准确，但易于损坏；安装在游梁上的传感器准确度比较低，但比较耐用。

（2）变频器调速节能。为了使抽油泵的排量与油井的渗透能力相适应，可以通过改变抽油机的电动机转速来实现。抽油泵是一种柱塞泵，对电动机来讲是一种恒转矩性的负载，也即电动机的电功率与其转速成正比。

3.降低皮带传递损失。选用传动效率高的传动方式，如窄V带和同步带，其传动比准确，不打滑。同时，保持皮带大小轮四点一线，以及皮带合理张进度，也是降低功率损耗的重要方面。

4.改变抽油机的四连杆机构，优化相关尺寸配比，以降低抽油机的转矩因数，从而降低抽油机的工作转矩及其波动，实现节能。一是采用偏置式抽油机。改变抽油机曲柄净扭矩曲线的形状和大小，使其波动平坦，减小负扭矩，从而减少抽油机的周期载荷系数，提高电动机的工作效率，达到节能目的。二是采用前置式抽油机。与同级别的常规式抽油机相比，前置式抽油机可配置较小功率的电动机，其效率可提高20%，节能效果显著。

5.改进平衡方式。改进抽油机的平衡方式，提高抽油机的平衡度，可以降低减速器输出轴转矩的波动幅度，达到节能的目的。一是平衡相位角。为了平衡扭矩与载荷扭矩对齐，偏置这样一个角度。二是变距平衡。这种平衡节能技术，解决的是抽油载荷正常生产时的周期变化。运用变距节能原理的典型应用事例就是双驴头抽油机。

6.采用高效节能泵。提高泵效，也就降低了百米吨耗，实现节能。一是研究提高抽油泵充满系数措施，如在抽油泵中安装气锚。对于含气比较高的油井，使用气锚可提高泵的容积效率，以达到提高系统效率的目的。二是加强降低冲程损失技术研究，研制安全可靠的油管锚定工具，降低冲程损失，提高泵效。三是以系统效率最大为目标，抽油机井优化设计软件为手段，利用现有的模拟试验设备，开展不同工况参数条件下常规抽油机井的效率评价试验研究工作。

参考文献：

[1]赵 鹏.飞油田抽油机节能方式综述及解决方案[J]. 科技资讯，2007（6）.

[2]彭国标，安秋悦. 浅谈抽油机节能及智能控制器的设计[J]. 自动化仪表，2004（9）.

[3]张清林.抽油机的现状、发展方向及其节能技术的探索[J]，科技创新导报，2008，2

油田抽油机篇3

关键词：抽油机井 系统效率 影响因素

抽油机井系统效率是衡量油井工作水平的重要因素，也是一项反映油井工作效率和用电损耗的重要指标。提高抽油机井系统效率已经成为油田节能降耗、降低生产成本、提高经济效益的一个重要途径。

1 抽油机井系统效率的组成

抽油机井升举过程是一个能量不断转化和传递的过程，在每一次转化和传递中都将损失一部分能量。从地面供入系统的能量扣除系统的各种损失以后，就是系统所给液体的有效能量，该有效能量与系统输入能量的比值称为抽油机井系统效率。根据抽油机系统工作特点，可将抽油机井的系统效率分为地面和井下两部分。

2 影响机采系统效率因素分析

2.1 影响地面系统效率因素分析

影响抽油机系统效率的地面部分设备主要有电动机、皮带、减速箱和四连杆机构，各部分的能量损失不同。1）电动机：电动机效率与电动机类型、电动机质量、抽油机平衡、电动机匹配、电动机老化等有关。其中电动机类型、电动机的匹配和抽油机的平衡度是影响电动机效率的主要因素。2）皮带：采用三角皮带传动时，由于弹性方面的原因，产生弹性变形能量损失，不可避免地要出现相互错动、打滑和震动，造成部分能量损失。皮带传动效率与皮带松紧、两轮对正度、轮轴同心度有关，其中皮带松紧度是影响皮带传动效率的最重要因素。3）减速箱：减速箱中一般有三对人字齿轮，齿轮在转动时，相齿合的齿面间有相对滑动，因此就要发生摩擦，产生能量损失，同时，三副轴承也要产生摩擦损失。影响减速箱效率的主要因素是齿轮及轴承的度。一般出问题少，对机采系统效率影响较小。4）四连杆机构：在抽油井四连杆机构中共有三副轴承和一根钢丝绳，四连杆机构效率与轴承摩擦力损失及驴头钢丝绳变形损失有关。因此轴承是否，钢丝绳的变形程度大小是影响四连杆效率的主要因素，因采油队一般都实施了严格的保养制度，所以出问题少，对机采系统效率影响较小。5）抽油机平衡：平衡率较差时，电动机会在冲程周期运行的某一时间段出现做负功（即发电）现象，根据电能机械能电能的转化过程，转化效率只有50%，即电动机做1 kWh负功，电网系统需要消耗2 kWh。抽油机平衡是影响电动机效率，进而影响系统效率的主要因素。

2.2 影响井下系统效率因素分析

影响抽油机系统效率的井下部分设备主要有盘根盒、抽油杆、抽油泵和管柱，各部分的能量损失。1）盘根盒：盘根盒过紧、井口偏中会造成悬点载荷增加，磨阻增大，效率降低。影响盘根盒效率主要因素是盘根盒的松紧度以及驴头井口对中程度。2）抽油杆传动：井斜、抽油杆及油管弯曲会造成抽油杆磨阻增加，能耗增大。冲程、冲速、泵径匹配不合理，杆速增加，也会造成传动效率下降。冲程、冲速、泵径匹配不合理和抽油杆及油管的弯曲是影响抽油杆转动效率的两个主要因素。3）抽油泵：抽油泵功率损失主要包括机械摩擦损失功率、抽油泵容积损失功率和抽油泵水力损失功率。抽油泵机械摩擦损失功率及水力损失功率由泵的结构等决定，在黏度不高的情况下一般很小，抽油泵效率与泵充满系数（即通常说的泵效）

密切相关，也与泵的漏失量密切相关，影响抽油泵效率的主要因素是泵效及漏失量，在供液不足的油井中，泵的充满系数与生产参数密切相关。4）油管柱：管柱效率损失包括容积损失和原油沿油管流动引起的功率损失 （即水力损失） 组成，在管柱不漏的情况下，影响管柱效率的主要因素是泵挂深度、原油黏度、结蜡程度等。

3 提高抽油机系统效率的有效途径

提高系统效率主要有两个方面，即提高地面系统效率和提高井下系统效率。

3.1 提高地面系统效率的途径

地面系统效率主要由电动机效率、抽油机效率组成。提高地面系统效率也就是提高电动机效率和提高抽油机效率，提高地面部分系统效率的流程。

3.1.1 提高电动机效率

目前抽油机井使用的部分电动机能量损耗仍然较高，而且配置的额定功率远大于抽油机实际输入功率，存在“功率不匹配”现象，造成负载率和功率因数偏低，无功功率偏大是影响电动机效率的重要因素。1）合理匹配电动机。普通三相异步电动机一般在负载率85%时效率最高，电动机的负载率及功率因数越低，电动机的效率越低。对于电动机匹配不合理、大马拉小车的现象，若有针对性地进行更换小电动机工作，可降低电动机运行无功功率，降低电动机空载运行有功功率，提高电动机功率因数，降低有功耗能提高效率。系统效率随着电动机功率利用率的提高而提高。2）应用高效电动机Y系列三相异步电动机在额定功率的85%运行时，效率和功率因数呈现最大值，而当负载降低时效率和功率因数都随之下降，能耗随之增大。抽油机的扭矩特点是波动较大，且存在负扭矩，因此Y系列电动机经常不在最佳状态下运行。高效节能电动机在较宽的载荷率下工作效率较高，在低负载率时效率较高，具有启动扭矩大，功率因数高的特点。3）提高抽油机平衡度。抽油机运行不平衡，会造成电动机运行电流和功率因数波动过大，甚至造成电动机在冲程某一阶段出现负功现象，造成不必要的电耗。抽油机平衡度调整的最终目的有两个，一是保证抽油机安全运行，二是节能。通过调整平衡块重心的位置，使上冲程与下冲程消耗电能近似相等，达到最节能的效果。

3.1.2 提高抽油机效率

1）推广应用高效抽油机。使用皮带式抽油机。该机冲程长，冲速小，泵的充满系数高。而且皮带具有吸收震动的作用，换向平稳，冲速慢，所以机泵惯性载荷、动载荷小。使用双驴头抽油机。同常规型抽油机结构基本一样，但将曲柄上的平衡重转到另一侧的驴头上，载荷的周期性变化小，电动机匹配小，节能效果好。2）强化抽油机保养，降低机械摩擦损耗。在能量传递过程中，抽油机的能量损失在摩擦损耗中，因此，强化抽油机维护保养，降低机械摩擦损耗，是提高抽油机效率的重要方面。主要包括电动机、抽油机、井口各运动摩擦部位的、校偏、皮带轮“四点一线”、皮带松紧调整及更换磨损严重变速箱等。

3.1.3 优化沉没度。沉没度对泵效及系统效率影响很大，沉没度过大造成抽油机上下行程悬点载荷增加，磨阻增大，管柱效率降低，地面能耗增加；沉没度过小会降低泵效。泵挂深度变化时，油井产液量随下泵深度的增加，有先上升后降低的规律。沉没度过大，不但对提高产量无益，反而会增加悬点载荷，增大电动机负荷，降低系统效率，在现场生产中当动液面确定时，沉没度的选择直接决定泵挂深度，因此，合理选择沉没度对油井系统效率的提高十分重要。

油田抽油机篇4

关键词：抽油机；减速箱；防漏；探讨

中图分类号：TE93 文献标识码：A

1 概述

抽油机是油田大量使用的机械采油设备，抽油机减速箱齿轮的合理，对维持抽油机正常运转和延长设备使用寿命具有非常重要的作用。由于减速箱制造工艺和使用维护不到位、使用条件恶劣等原因引起漏油，不但污染环境，而且缺油后，易造成齿轮副干磨，加速了齿轮磨损，间隙增大后，减速箱发生异响，降低了设备使用寿命，增加了油消耗量。在多年对采油三厂、五厂和六厂减速箱的修理中发现，减速箱漏油部位以轴端最为严重。虽然减速箱结构经过厂家的多次改进，但从现场使用中看出，使用现有的密封及密封结构不能完全解决漏油现象。

2 减速箱结构及类型

目前减速箱结构多采用双排渐开线齿轮传动，三轴两级减速，结构主要包括上盖、下体、输入轴、中间齿轮总成及大齿轮总成、输出轴、皮带轮、刹车装置和附件。在长庆油田，配套抽油机的减速箱主要是长庆石油机械制造总厂生产的双排齿啮合的普六型、普八型及高八型、高六型、高十型等。

3 减速箱的机理

油的质量对预防减速箱漏油起着十分重要的作用。减速箱齿轮和滚动轴承采用油池中的油飞溅，所用油类型及粘度主要按齿轮传动的要求确定。

3.1 闭式齿轮传动对的基本要求

因减速箱处于陕北地区风沙大、温差大的恶劣环境以及本身的重负荷、大冲击、不平衡和大承载，要求油有适度的粘度、极压性、油性和热氧化安全良好；防锈性、泡沫性及抗乳化性好。而齿轮油的油性和极压性是保证齿轮正常运转的基本使用性能。目前减速箱使用的极压型工业齿轮油，它含有以硫、磷、氯等化学活性元素等为主的无机化合物添加剂，其中极压剂、油性剂、抗氧剂、防锈剂、抗泡剂等具有良好极压性和油性，良好的热氧化安定性、抗锈性、抗乳化性和抗泡性，能满足使用要求。

3.2 油牌号

常用减速箱油有150号、200号和250号普通工业齿轮油，属于低极压工业齿轮油。200号和250号工业齿轮油比150号工业齿轮油粘度大，说明书规定冬天使用150号工业齿轮油，夏天使用200号和250号工业齿轮油。根据多年的现场检查发现，抽油机减速箱按季节更换油的不多，导致减速箱齿轮、轴承等磨损快，产生漏油现象。

3.3油变质原因

由于陕北地区风沙大，沙尘进入减速箱内部，与油产生简单的混合物，大大加快齿轮之间的磨损，影响减速箱的寿命，极易导致减速箱漏油产生。若管理不到位，减速箱内进入雨水或者呼吸器不畅通，热量不能散发，产生积水（从多年的维修来看，15%的减速箱里有水），加速了油的乳化程度，严重腐蚀零配件（主要是齿轮、轴承），不但产生漏油现象还缩短减速箱的使用时间寿命。

3.4 密封点

减速箱共有5个密封点，其中4个动密封（输入轴两端，输出轴两端），静密封1个（上下箱体的接触面）。动密封由于各种原因，在多年的维修、更换中发现，接近97%的漏油属于动密封漏油。中间轴承处一般不漏油。

3.5 机理

齿轮靠侵在油的齿带油。输出轴靠回油槽流油；中间轴靠刮油板刮油；输入轴靠飞溅和回油槽流油。输入轴和输出轴主要依靠骨架密封、回油槽进行密封。输入轴高速旋转在离心力的作用下，把油摔到上箱盖壁上体，油流到回油槽，并沿油槽分别从四个轴承的外侧流到轴承处，在骨架密封各处封严的情况下，油从轴承滚珠间隙流入油池，而中间轴依靠刮油板刮油，对输入、输出轴承的内侧进行，同时油对轴承也分别从外进行。

4 减速箱的漏油部位

4.1 输入、输出轴轴承压盖处漏油

在减速箱生产过程中，由于各部件精度和装配水平的限制，加上在结构上的不合理，使承受扭矩的输入轴和输出轴有轴向窜动的趋势，导致两轴容易出现漏油现象。

4.2 上下箱盖结合面漏油

由于制造加工水平使上下盖的水平度差，相互间隙大于油分子，流体经过间隙流出。同时由于密封胶未能完全与上下箱体充分接触，也能产生间隙，导致箱体在内部压力较大时油漏出。

4.3 过量漏油

机油液面过高，易从上下盖静密封面漏油。

4.4 带压情况下漏油

呼吸器不畅通，减速箱内产生的热量不能及时散发，易积水，使机油乳化，齿轮和轴承严重磨损，产生漏油现象。

4.5 裂纹漏油

箱体在投用时一些铸造缺陷没有显现出来，经过长时间使用后，因温度变化，易让沙眼、夹砂等铸造缺陷表现出来而漏油；箱体安装时受到撞击，随着运行时间的延长，漏油；由于地基不平，减速箱运行时震动，导致箱体产生裂纹而漏油。

4.6 排污孔漏油

排污孔螺栓未扭紧，油沿丝扣流出；箱体内压力过高，导致油从通气孔漏出。从目前使用情况来看，第一种漏油现象最为普遍，也最为严重。

5 减速箱防漏方法

5.1 改进密封

5.1.1 改进密封材料性能

使用耐油性、耐高低温和塑性好、抗老化的材料作密封材料。

5.1.2 改进轴承压盖结构

轴承压盖将密封压正、压紧，其位置紧靠轴承外圈。利用螺丝的旋紧力，轴向挤压密封，使其产生径向扩张，达到密封的作用。随着运转时间加长，磨损量加大，它的缺点就表现出来。

解决办法：将轴承压盖内孔加深到1.4～1.5个密封厚度，其维修安装方法：按照抽油机旋转方向，将密封件45度切开，两个开口相错180度放置（仅仅在曲柄不易卸下的情况，进行这样维修），然后上紧压盖螺丝。经多次试验结果表明，这种方法防漏效果显著。若再漏油。可能是：①轴承端盖螺丝未上紧；②密封未放正；③两密封的开口方向错位量小；④密封开口角度太大或太小。

5.2 加快油的流动速度

因油粘度较大，流动速度慢，在回油槽不畅通、回油孔细小的情况下（当有异物或者有尘土淀积），油流动不畅通，不能达到轴承部位。解决办法：①夏天由于环境温度高，使用粘度大的200号或250号极压齿轮油，防止流动过快，摩擦副表面形不成油膜；冬天使用粘度小的150号极压齿轮油，保证对轴和轴承的充分；②对箱体回油槽铣削加工，使回油槽有一定的倾斜度，加速油的流动，同时还能防止尘土在回油槽淀积；③在上下箱体合盖时，将回油槽刷干净，将上盖进行认真的清洗，防止有易脱落的物质附着；④在减速箱通气孔上安装呼吸器，防止尘土进入箱体内。

5.3 改进结合面的精度和密封性

①制造时提高结合面的精度，防止内压过大漏油。②增加结合面密封处密封胶的厚度和宽度。现在修理主要使用的是三和液态密封胶，能防酸碱、汽油、石油气、机械油、耐温：-30℃——250℃，耐液压：8.4MPa耐气压：2.1MPa，粘度：0.8-1.5×104CP。

6 其他密封新材料

6.1 NV5057型镁基合金密封圈

在维修的采油三厂减速箱上使用效果较好。优点：密封性能好，能耐高低温、酸碱，由于是自材料，具有自功能。减小对输入轴、输出轴的磨损伤害。缺点：①价格高；②密封时使用大量的密封胶，且每次更换后不能重复使用；③维修安装时间长，不能在有窜轴现象的减速箱上使用。

6.2 毛毡密封

虽在别的单位使用较多，但仍出现不少问题。优点：①毛毡拆装技术要求低；②成本低。缺点：磨损速度快，需要反复更换，加大劳动强度。

6.3 高分子三联符合式浮动密封圈

在维修的采油六厂减速箱上使用效果较好。优点：①密封效果好；②能在窜轴的减速箱上使用。缺点：①不耐磨损；②价格较高。

结语

减速箱漏油在抽油机上是一个普遍问题。过去，维修后的减速箱有30%在没有过保修期就漏油。从2007年开始，通过采取以上措施后，我厂维修的变速箱在保修期因漏油返修的减少到5%以下，有效的控制了减速箱漏油现象，减少了返修率，控制了成本。

参考文献

[1]华东石油学院矿机研究室. 石油钻采机械[M].北京：石油工业出版社，1980.

油田抽油机篇5

【关键词】抽油机；变频调速；控制系统

中图分类号：TM92 文献标识码A： 文章编号：1006-0278（2014）01-167-01

游梁式抽油机作为我国油田中抽油机的主要形式，约占抽油机总数的90%左右，耗电量约占油田总用电量的40%左右，仅次于油田注水的用电量。为了使抽油机可靠地启动，抽油机几乎无一例外地采用了较大功率驱动电机和大容量变压器。这虽然解决了启动问题，但电机正常运行时工作在轻载状态，使其效率和功率因数明显下降，而且配用变压器的容量也不得不相应提高。变压器及电机较低的负载率导致电网传输无功负荷过大，网损增加，电网容量得不到充分利用，造成了电力能源和设备资源的浪费。

一、新型变频调速式抽油机

（一）变频调速式抽油机的提出

由于游梁式抽油机应用十分广泛，其效率低、能耗大的问题也日趋突出，引起人们越来越多的关注和重视。针对抽油机数量的不断增加，如何实现抽油机的平衡效果，实现节能，提高经济效益的节能型抽油机成为了研究热点。抽油机节能，其首选方案是采用变频器对其电机拖动系统进行改造，抽油机改用变频器拖动后有以下几个好处：大大提高了功率因数；动态调整抽取速度；动态调节抽油机的冲程频次；实现了真正的软起动，延长了设备的使用寿命，减少了停产时间，提高了生产效率。

综合分析了各种游梁式抽油机的特点和结构的基础上，利用机构创新的基本理论，综合现有抽油机的抽油方式特点，剖析它们内在的规律，提出了抽油机的调频变速。为解决游梁式抽油机能耗大、效率低，尤其是在下冲程时抽油杆柱依靠自重下落，能量出现倒流而使电动机处于发电机运行状态的问题提供了一种新的途径。

（二）抽油机设备的改造

在对传统油田抽油机设备改造后，控制柜内主要安装器件有三相电源接头、LG系列PLC、高仕达金星变频器等。该抽油机设备的设计完全摒弃了传统抽油机那种磕头笨重的缺点，而是以简单的控制系统对抽油的全部流程进行控制，在某种程度上真正实现了自动控制的思想。简易工艺运行过程如下所述：在控制柜内利用PLC自带的属性特点，即为开关量输入/输出信号，由其输入端口开关的关断对变频器的速度控制级及正传信号进行控制，进而驱动电动机的快慢旋转，继而由电动机的转动带动连杆对配重进行上下运行动作，从而实现提油装置在上升及下降过程中的稳定运行。其中，改造后的抽油机可持续工作在运行状态，无须停机。利用滑轮的快慢旋转迫使抽油杆做上下提升动作，再由悬绳器牵引盛油装置做往复运行的动作。

（三）变频调速式抽油机工作过程分析

变频调速控制系统由16位CPU运行控制，控制电路采用直接数字控制方式，进行判断处理变频调速抽油机运行时的各项参数。CPU接收到输入电路的控制信号后，经过数据处理、转矩计算等环节形成控制指令，供给基极驱动电路，控制变频器大功率晶体管的导通与关断。此外，控制系统中变频器可接收外部模拟信号和开关量控制信号，完成对工作频率的调整。

给定部分为电压信号，PLC部分为开关量控制信号，即利用常规开关及接近开关的关断去调节变频器的电压/频率的变化，再由变频器作为三相异步电动机的驱动信号，进而驱动电动机高低速及正反转的变化。电动机在正向转动状态下，将通过连杆驱动配重作上升及下降的运行，而当盛油装置装满原油后，通过悬绳及连接杆的连接，在控制系统的控制下，作相应的上升、下降及高低速的运动。抽油机工作过程中，支架上的滑轮也随着盛油装置的运行方向变化，而作相应的需求改变，而横梁起到减轻部分负载的作用。变频调速抽油机的运行由五个过程组成，具体说明如下：（1）S形加速过程：本过程可分为起始低值加速过程、匀加速过程、结尾低值加速阶段。（2）匀速提升抽油高速过程：这是主要工作过程，由于柱塞达到最高提升速度后，控制系统便使其始终保持大小不变的速度直到这一过程结束，从而使这种工作方式有效地提高了系统的抽油效率，并有效地保证了系统机械零部件平稳地工作，合理选择的周期，可确保得到合理的产量和最低的能耗。（3）逆S形负加速过程：与（1）过程相同，也可分成三个阶段，但加速曲线与（1）过程的变化方向相反，合理处理好这个过程是确保进液工作条件的关键，也是确保系统平稳工作的关键。（4）匀速下放抽油装置过程：这部分可以说成是匀速提升抽油高速过程的逆过程。（5）匀速下降进液过程：这是井下设备的进液过程（也是地面设备的储能过程），合理安排这一过程是确保提高泵效的关键，这一过程也是地面设备的储能过程，在确定了作业条件之后，选定合理的平衡配重可以有效地减轻系统的动态载荷和能耗。

变频调速抽油机与传统的抽油机的不同之处是整个工作循环的每个过程都可根据油水井的井下地质条件、开发特征、选用的井下设备以及地面设备（包括井口装置和输油管道的长度、直径、弯曲接头等）进行测定与综合分析，并可以采用计算机计算模拟最佳工况，得到一系列的优化工作参数，如冲程长度，每分钟冲次数，提升速度与加速度，下降速度与反向加速度等，这些参数送入抽油机的数控系统，从而使抽油机地面的动力端能很好地与井下的液力端动态协调，即应使抽油杆工作为始终保持张紧状态，保持了它的刚性，因而可以大幅度提高泵效，增加产油量，甚至能使深井抽油泵的泵效提高到大致与地面往复泵接近的程度。

二、控制系统的实现

本文所设计的抽油机变频调速控制装置采用的PLC具有8个输入点、8个输出点及部分扩展端口。可分别与变频器的控制端和抽油机的限位传感器等连接，以沟通外部系统和内部系统。通过PLC的串行口，装入根据每口井况编制的管理程序，它将根据输入点的信息进行实时控制。在系统运行过程中，PLC接收抽油机上冲程和下冲程换向点位置传感器传来的信号和电机输出功率信号，经PLC程序处理后输出控制信号，以控制变频器的输出电压和上下冲程的输出频率，达到控制抽油机上下冲程速度的目的。执行结果用以操作输出设备如（接通或断开），从而使被控对象受到控制。这样在控制系统中，控制过程的更改不需要改变其内部的接线，而只需通过编程器去改变程序存储器中的某些语句即可。

三、结论

结果表明，变频调速抽油机系统优点为节能效益高，运行可靠、稳定，结构简单，操作简便，使用寿命长，自动化程度高，无需人看管，维护量少。

参考文献：

[1]丁斗章.变频调速技术与系统应用[M].北京：机械工业出版社， 2005.

油田抽油机篇6

针对游梁式抽油机中轴和尾轴和曲柄销等四处承受交变重载低速轴承的问题及传统保养方法存在旧脂残留、长时间停机作业、高空安全隐患等缺陷，我厂在采油七队湖区高架平台抽油机开展了集中技术研究与应用试验。

关键词：抽油机；集中；应用

前言

随着油田设备管理由粗放型向精细型的日益转变，加强日常维护保养工作是必不可少的，尤其是对长期在野外运转的抽油设备。管好、用好抽油机，确保其安全 、经济运行，对于保持原油生产平稳及降本增效，抽油机维护保养显得更为重要。以常用机型CYJY8-3-37HF为例，在这四对运动的轴承中，中轴和尾轴轴承作摆动运动，曲柄销轴承作旋转运动，且速度极低，但额定负荷却达8 吨。载荷特性为典型的交变低速重载。这种结构，因轴承不良而极易导致轴承的非正常磨损，影响设备寿命[1]。

1.抽油机保养现状

目前，在我厂对抽油机四对轴承的保养，基本上都采用传统的涂抹法和黄油枪注脂法，两者都存在明显的缺陷。

1.1.涂抹法：

每次保养，需停机轴承处的轴承盖拆开，人工将旧脂挖出涂以新脂，装复后保养工作结束。该方法简便易行，但却显是无法将轴承滚柱、滚道、栅架间残存的含有大量金属磨屑和老化变质的脏脂彻底清除。久而久之，残存的脏脂必然会加速轴承磨损直至损坏。另外，由于作业在野外现场进行，新脂受到环境中灰尘、沙粒影响，存在二次污染。

1.2.黄油枪注脂法：

停机后用黄油枪向每个轴承充脂直至轴封处脏脂溢出为止。但是中轴承和尾轴承的容量较大，每次保养需要加注为1升左右。而普通黄油枪的容量一般为0.3-0.4升，每次的出油量大概为0.8ml/次。因此加注一次黄油工作强度较大。与涂抹相比，该方法能将部分滚柱、滚道栅架处的脏脂彻底剔除。

上述两种方法需要两个人配合完成，影响了劳动效率，而且需要长时间停掉抽油机进行工作，降低了抽油机的运转时率，不利于生产平稳运行。另外需要工作人员攀爬到抽油机游梁上，特别是湖区的高架平台上的抽油机游梁高达9米多，存在很大的安全隐患，已不能满足HSE生产要求。

因此在尽量短的停机时间内、无需操作人员攀爬到游梁上、效果彻底的抽油机集中技术十分必要。

2.抽油机集中系统

该系统主要由气动充脂泵、电动泵，快速接头，高压管线（无缝钢管和软管）及点接头组成。

电动泵可按实际生产情况定量配备给基层队。每台抽油机安装4根高压无缝钢管，其一端由高压软管连接到抽油机主要点，另一端固定在抽油机支架上，要求管线布局合理、牢靠，对曲柄、连杆等运动部件无干扰。电动泵通过软管接到管线端口，接通电源开始注脂，直到轴承出脂口有新脂溢出为止。

3.方案实施

3.1.充脂泵的筛选

由于电动泵的充脂过程，必须防止气穴的产生，因此需要用专门的充脂泵。该套系统在试验过程中，先后筛选了三种充脂泵即手动充脂泵、电动充脂泵、气动充脂泵。最后选定使用气动充脂泵。

手动充脂泵：每次给油量较小（25ml/循环），加满泵容器大约耗时2小时，耗时费力，予以否决。

电动充脂泵：加油过程中出现中间停顿不出油的现象。原因：3#脂的粘度较大，流动性差。当抽吸一部分之后，其它地方的脂无法通过 流动而得以补充，从而造成加油不连贯，需要人工将加油泵的位置调整后继续加油。虽然加油较快，但是麻烦费力，此方案予以否决。

气动泵：把气动充脂泵连通盖直接安装在15kg装的油桶上，连通气源即可加油。油加完后，只需拧动三个搭扣，将泵拆下，再装到另一油桶上，继续加油。

3.2. 集中系统的安装及实施

2013年4月份至11月份在采油七队G6-46，G6-58、高6平1、高104四口井安装了抽油机集中系统。DRB5-P235电动泵对抽油机进行了加注替换脂，平均每台耗时20分钟，一致认为该系统操作方便快捷，尤其是不需要爬高操作，站在平台上即可实施保养操作 ，安全省时省力。

3.2.1.实施过程中出现的问题

在项目实施过程中，对泵使用情况进行了跟踪，发现当泵加满油以后最多只能保养4台抽油机，继续使用时，出油的压力较小，甚至不出油，而储油器里面还有1/5脂，使用效率较低。

3.2.2.解决措施

对泵储油桶盖进行优化设计，安装增压装置。在桶盖中间开孔；从孔内向下安装一个螺杆；螺杆外套一个锥形螺旋弹簧；下部安装一个压盘，压盘可以在螺杆上上下滑动。这样弹簧通过压盘给桶内的油脂有个向下的压力，便于油脂的补充，解决了在桶内还有1/5油脂时候无法出油的问题。

4.实施效果分析

抽油机集中技术在高集湖区高架抽油机应用后，截止2013年12月底，抽油机的保养工作效率大大提高，由原来的约2小时缩短为20分钟。操作人员在地面进行保养操作，不需要攀爬到9米高的游梁上，杜绝安全隐患，增加了安全效益。每台抽油机每年提高12小时左右的运转时间，提高了产量，增加了经济效益。

5.结论

抽油机集中系统使得抽油机保养安全性得到了保证，提高了抽油机运转时率，增加经济效益，同时降低了职工劳动强度，值得推广应用。

抽油机集中系统很好地弥补了传统方式的不足，但不能忽视对抽油机的电机、钢丝绳、刹车等点人工保养。

油田抽油机篇7

关键词：抽油机；发展现状；应用；思考

中图分类号：F470.22 文献标识码：A

引言

世界范围内研发并且实际应用抽油机已有100多年的历史，在很久以前的油田采油中就已经开始使用抽油机，而且抽油机的数量也在逐渐增加，目前,全世界共有100多万口机械采油井,其中抽油机井有90多万口,并在逐年增加。我国使用的抽油机已经都是自己生产的，也借鉴了国外的先进技术，有的还出口到国外，我国的抽油机有了一个飞速的发展，已经跨入国际市场，今后抽油机的发展方向可概括为仍以游梁式抽油机为主，而且节能型，多样化，智能化等也是主要考虑的方向。

一、我国抽油机的发展现状

油机是有杆抽油系统中最主要的举升设备。按照目前油田的需求，抽油机年销售量尚不足制造企业生产能力的三分之一。尤其是近几十年来，国内对原油的需求量不断加大，对于油田深度开采的能力有了更高的要求，在很大程度上加快了抽油机技术发展的速度，催生出多种类型。另外，我国的抽油机是在国际规范下由各厂自行设计和仿制，同一种型号的抽油机，其尺寸和结构各厂也各不相同，给油田使用单位的生产和管理带来不便。现代企业经营规律表明，产品必须达到一定的规模，才能取得良好的效益，抽油机企业要获得比较大的效益，必须解决品种、批量及规模方面的问题。

二、国内抽油机的发展趋势

20世纪90年代以来，我国东部各主要油田相继进入中高含水开发期。开发无游梁曲柄摇杆轮式斜井抽油机和大型斜直井抽油机将对我国油气资源开采有重要意义。长冲程抽油机的研制应用能力不足一直是我国抽油机发展的瓶颈，长冲程抽油机具有减小冲程损失、提高系统效率、延长机杆泵的使用寿命、减少故障及提高整机运行质量等优点。为确保高效生产，根据我国实际情况, 发展无游梁大冲程、低能耗、具有高适应性的直井抽油机和斜井抽油机, 将是我国今后抽油机发展的主要方向。近年来，变频技术在抽油机上得到了广泛应用。随着世界油气资源的不断开发，油层开采深度逐年加大，油田含水量的增多，大泵提液采油工艺和稠油开采等都要求采用大型抽油机，因此，研发大型的、高适应性的丛式井抽油机刻不容缓。发展长冲程抽油机对当前我国老油田高含水井后期开采, 减缓产量递减速度, 开采稠油、低渗透油田以及沙漠油田深井及超深井的机械开采, 都具有重要的现实意义。由于现代大型抽油机的结构和控制的复杂性，它的工作面积也相应增大，同一抽油机可以同时进行多口抽油作业，利用综合平衡方式和节能方式，达到最好的作业效果。利用变频控制系统实时调整工作参数，提高电机功率因数，减小供电的电流，还可以减小冲击力，并可根据油井供液的能力实时调整冲次频率，实现增产节能效果。现代大型抽油机应具备有高适应性，以适应多种恶劣环境和地层油层的变化，如开发一种机型能适应不同自然气候与地貌环境的差异、地层油层的迁移改变、冲程冲次的改变、油气层性状的改变、连续与间歇抽油的调整等。

三、我国抽油机的应用

1、抽油机存在的问题

（1）游梁式抽油机在我国油田开采中得到长时间的普遍运用

游梁式抽油机是油田目前主要使用的抽油机类型之一，主要由驴头—游梁—连杆—曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装备等四大部分组成。因为它的最大特色是构造简单，工作稳定，生产程序简捷，在油田开采中工作运转时间长。工作时，电动机的传动经变速箱、曲柄连杆机构变成驴头的上下运动，驴头经光杆、抽油杆带动井下抽油泵的柱塞作上下运动，从而不断地把井中的原油抽出井筒。虽然游梁式抽油机工作时间长，但效率并不高，经常因此拖延了油田开采的时间，并且游梁式抽油机体积大，不容易转移，因此在开采中经常面临转移困难的问题，后来随着游梁式抽油机缺点的逐渐暴露。它的减速器采用人字型渐开线或双圆弧齿形齿轮，承载能力强，使用的寿命也比较长。

（2）前置式游梁抽油机功能过于单一

尽管一直是我国油田开采的主力军，但是此类抽油机功能过为单一，没办法适用多类型油田，而且转移难度大，使各类田开采遇到重重阻碍，此外，前置式游梁抽油机在工作过程中平衡感差，从而产生了很多复杂的问题。

（3) 双驴头式抽油机摆动弧度过大

虽然通过增大游梁摆动的弧度提高了抽油机运转时的平衡性，但是由于在运作过程中因为摆动弧度过大，促使机器的零件经常性造成损坏，使用的寿命大大缩短，一些贵重部件一旦损坏就需要花费大量财力重新购置，总是得不偿失。

(4) 抽油机系统古老

百年历史的抽油机井系统仍存有一定的问题。存在的问题主要有能量传递环节多、能耗大、性能单一等，常规柱塞泵总是不可避免出现寿命短、摩阻大、漏失大、效率低等问题；常规盘根盒主要存在易发生井口漏失，密封摩擦能耗较大，维护频繁等，该系统能耗大、存在污染。国内的能源企业在生产能源的同时，也消耗了大量的能源，而且造成了很大的污染，不符合国家能源要求。

2、抽油机的改善措施与建议

如上所述，目前国内对抽油机的不断改进并不能全面地应对油田开采中的各方面需求，因此，本文根据实际情况提出相关性的改进措施和建议。

（1）根据需求进行研发

无论是游梁式抽油机还是无梁式抽油机，都是为了应对种类繁多油田开采的需要，因此，只有对近年来油田类型进行调查取证与研究探索，才能准确把握市场，对症下药，全方面的了解目前油田的开采需求，对抽油机进行研发和生产。

（2）中国油田分布

中国油田的分布地区各异，地形复杂，加上开采难度比较大，这就要求相关企业发展一款实用性强的抽油机。假如应用范围广的抽油机得到研发运用，那么中国油田的开采效率必会有很大的飞跃。

（3）抽油机经常出现问题

抽油机经常出现螺栓断裂等一系列问题，归根究底来说还是设计结构不够完善的问题，所以，在开发过程中应该在抽油机负荷能力，运转速度等问题中找到有力的平衡点，从整体上改进抽油机的结构，有效提高抽油机的工作效率。

（4）改善抽油机性能的措施

节能装置的结构设计，电动机启动后电动机轴带动节能装置旋转，在离心力的作用下将摩擦片甩向该装置外环的内壁，随着电动机转速的增大，摩擦片与内壁之间的摩擦力也迅速增大。我们对抽油机的运动与动力学性能进行分析、计算，归根到底是为了改善电动机的工况，最终实现节能和安全生产。在一个运动周期内抽油机曲柄轴的转速和扭矩都变化很大。由于是电动机和节能装置一起启动小带轮，所以抽油机所需的电动机额定功率等于或略小于工作机的平均消耗功率，而且只要调节装置的设计合适，那么，工作机就会平稳的工作。

结束语

根据我国实际国情，发展高性能、低能耗、高适应性的直井抽油机和斜井抽油机将是我国今后抽油机发展的主要方向。只有对现有的抽油机的不足之处进行研究分析，并寻找出解决的对策，才能进一步促进抽油机的向前发展。

参考文献

[1]张晓东,贾国超. 关于我国抽油机发展的几点思考[J]. 石油矿场机械,2008,01:24-27.

[2]曹运涛,郭亮. 对我国抽油机发展现状与应用的思考[J]. 产业与科技论坛,2013,02:133.

油田抽油机篇8

【关键词】石油；采油；机械

中图分类号：TE92 文献标识码：A 文章编号：1006-0278（2013）05-180-01

一、引言

（一）目前机械采油现状

抽油机是油田有杆抽油系统的地面驱动设备，它是有杆抽油系统的地面动力传动设备，也是石油开采的主要设备原油生产井使用抽油机将蕴藏在地下的石油通过抽油管抽出。据统计在油田生产成本中约有三分之一为电能消耗，而抽油机消耗的电能约占总电能消耗的80%，对抽油机的机械系统和电气控制系统进行节能改造，可带来相当可观的经济效益。是构成“三抽”系统的主要组成部分。抽油机的产生和使用已经有了一百多年的历史。发展到现在，抽油机的种类主要有游梁式抽油机和无游梁式抽油机两大类。其中游梁式抽油机的应用最为广泛，各个产油国仍然在大量使用。游梁式抽油机具有结构简单，制造容易，可靠性高，操作维护方便，适应现场工况，使用寿命长并且一次性投资少等特点，在今后相当时间内仍然是油田首选的采油设备。但是由于常规机本身结构特征，决定了它平衡曲柄净扭矩脉动大，存在负扭矩，载荷率低，工作效率低和能耗大等缺点。随着很多油田逐渐进入开发的中后期，油井含水量不断上升，使生产成本不断增加，常规游梁抽油机已经不能满足需要，因此需要开发各种新型节能抽油机来满足降低成本，节能降耗。近20年来，世界抽油机技术发展较快，科研人员研究开发了多种新型抽油机，特别无梁式抽油机的出现解决了很多常规机出现的弊端。因此，研制开发新型节能抽油机是当前亟待解决的问题。

（二）目前机械采油存在的问题

目前，有杆泵抽油机是油田的主要采油设备，其不但使用数量大，用电量大，而且系统效率低，节电潜力巨大，虽然也有很多节能型抽油机用于油田，也确实起到了一定的节能效果，但由于多方面原因，大部分节能机不能很好的适应油田的生产，具体有以下5种原因：1.部分新型机的易损件不是通用件坏了之后不便维修。2.部分新型机造价太高，油田投资巨大。3.目前各种新型抽油机，传动元件的使用寿命尚不理想。实践证明，新型抽油机的可靠性是决定抽油机成败的关键。4油田工人一时很难熟悉一些新型机，日常维护困难。5.一些新型机虽然节能但维修费用高，入不敷出。

二、常规型游梁式抽油机

常规型游梁式抽油机是胜利油田最常见的抽油机之一，在各个井站都有安装使用。它的结构特点是：曲柄连杆机构和驴头分别位于指甲的前后两边，曲柄轴中心位于游梁尾轴承的正下方。它主要有动力机、减速器、曲柄、连杆、横梁、驴头、支架、底座、刹车装置、悬绳器以及平衡重物等部分组成。由于发动机安装位置的不同，常规型游梁式抽油机分为两种：一种是将发动机安装与抽油机底座的尾部，是常见的结构方案；另一种将发动机安装于抽油机下面，这种结构很少出现。

三、抽油机的发展趋势

朝着大型化方向发展。随着世界油气资源的不断开发，开采油层深度逐年增加，石油含水量也不增加，采用大泵提液采油工艺和开采稠油等，都要求采用大型抽油机。所以，近年来国外出现了许多大载荷抽油机。

朝着低能耗方向发展。为了减少能耗，提高经济效益，近年来研制与应用了许多节能型抽油机。如异相机、双驴头抽油机、摆杆抽油机、渐开线抽油机、摩擦换向抽油机、液压抽油机及各种节能装置和控制装置。

朝着高适应性方向发展。现在抽油机应具备较高的适应性，以便拓宽使用范围。例如适应各种自然地理和地质构造条件抽油的需要；适应各种成分石油抽取的需要，适应各种类型油井抽取的需要；适应深井抽取的需要，适应长冲程的需要；适应节电的需要；适应精确平衡的需要；适应无电源和间歇抽取的需要；适应优化抽油的需要等。

朝着长冲程无游梁抽油机方向发展近年来国内、外研制与应用了多种类型的长冲程抽油机，其中包括增大冲程游梁抽油机，增大冲程无游梁抽油机和长冲程无游梁抽油机。实践与理论表明，增大冲程无游梁抽油机是增大冲程抽油机的发展方向，长冲程无游梁抽油机是长冲程抽油机发展方向。

朝着自动化和智能化方向发展。近年来，抽油机技术发展的显著标志是自动化和智能化。具有保护和报警功能，实时测得油井运动参数及时显示与记录，并通过进行综合计算分析，推得出最优工况参数，进一步指导抽油机在最优工况抽油。NSCO公司智能抽油机采用微处理机和自适应电子控制器进行控制与监测，具有抽油效率高、节电、功能多、安全可靠、经济性好、适应性强等优点。总而言之，抽油机将朝着节能降耗并具有自动化、智能化、长冲程、大载荷、精确平衡等方向发展。

油田抽油机篇9

关键词 油田 抽油机杆泵 匹配 对策研究

随着油田开发难度的加大，低渗油层的动用和比例的增大，油田平均单井日产液量有所降低，抽油泵泵效较低，油井系统效率低。因此，结合油田油藏和生产特点，积极探索优化抽油机参数是提高抽油机系统效率和降低油井投资成本的重要途径之一。

1对抽油杆的要求

油田泵挂深度生产井多为定向井、斜井、水平井及复杂结构井，油井生产中抽油杆的偏磨、断脱问题比较普遍。目前在直井段以外的抽油杆上都加有尼龙扶正器。现场使用最多的抽油杆按尺寸分有Φ22、Φ19；按钢级分有D级、H级。

1.1抽油杆使用中存在问题

（1）产品质量的问题。由于抽油杆用热轧圆钢，轧制质量不能完全满足要求，钢材没有进行100%探伤，在杆体的锻造质量、接箍的加工过程中难免存在缺陷。在井下非对称循环应力的作用下，这些缺陷就是产生损坏的薄弱环节。在同一个杆柱组合设计方法下产生不合理下井设计方案，导致杆断脱问题加重。（2）杆柱组合下井设计问题。油井井身结构复杂，一个井场井数不断增加，井眼轨迹很不规整，加重抽油杆的损坏趋势，设计不同的杆柱组合及扶正防磨措施显得很重要。

1.2对抽油杆的需求

针对油田的生产特征，对抽油杆的要求表现在性能方面有：①尽可能小的杆径尺寸和杆体重量下具有尽可能高的强度；②耐磨性能好；③承受弯压载荷的能力强；④起下作业方便。从满足以上性能方面看，高强度抽油杆、玻璃钢抽油杆、复合材料连续抽油杆等都有很大的应用前景。但就目前的技术现状来看，还需要进行进一步的科技创新和改进。

2对抽油机的要求

目前油田常用抽油机按大小分有：6型、8型、10型以及12型等。按结构形式分有：常规游梁式抽油机、异相曲柄抽油机、摆轮式抽油机、复合平衡抽油机、调径变矩抽油机等，主要以异相曲柄抽油机和复合平衡抽油机为主。

2.1对额定悬点最大负荷要求

长期的抽油机选型及现场最大负荷实测资料反应出：对最大载荷为70kN和90kN的抽油机有一定量的需求。而抽油机标准系列为：6型、8型、10型、12型等。缺失7型和9型机。造成在抽油机配型上的浪费或者超负荷运行。

2.2抽油机参数的要求

对于抽油机来说，其主要性能参数有：悬点最大负荷、减速箱额定扭矩、所配电机功率、冲程、冲、各连接部位尺寸、外型尺寸等。一般情况下，不同型号的抽油机都有相匹配的以上几个参数。但由于生产情况不一样，油田对抽油机各种参数需求的重点有所不同。以油田为例，由于产液量小，对减速箱额定扭矩、电机功率、冲程、冲次的要求都不高，需要满足的首要条件是抽油机的额定悬点最大负荷。其它参数的配置应在尽可能降低系统效率的前提下进行。计算和实测资料表明：即使10型、12型抽油机，其额定扭矩也不会超过37 kN・m。冲程最大为3 m即可，冲次选择以尽可能低为好。

3对抽油泵的需求

油井日常维护性作业中有三分之一以上是由于泵出故障造成的。油田由于低产液、气体、腐蚀、结垢、结蜡、同时泵位于斜井段等问题的存在，使泵的工作环境更加不好。基本以管式整筒泵为主。根据油田井的产量分布情况可明显看出，使用小的泵径会减小抽油杆柱的杆径，减低抽油机悬点载荷，提高系统效率，降低能耗。但泵体太小后在加工及表面镀涂工艺方面难度提高。大部分泵在井下处于倾斜放置，现有的斜井泵还没有体现出明显的优势，致使应用井数不是很多，基本还是采用常规泵。

4机、杆、泵系统的需求

主要思路：①摒弃目前井筒内容易造成偏磨和断脱的钢性抽油杆；②摒弃一次性投资较高的抽油机；③研制开发更加合理的机、杆、泵系统来取代目前的系统。依靠新技术、变改旧观念，研发或改进现有设备很有必要。

（1）抽油机冲程参数。冲程损失是抽油泵效率降低的重要方面，直接影响抽油机选择合理的冲程，与活塞及油管截面积、抽油杆长度及截面积、动液面深度、液体密度等有关。随着泵径减小，抽油机冲程损失减少。为减少冲程损失对抽油泵效率的影响，应尽量增大抽油机光杆冲程。冲程长度增加对于悬点载荷的影响不大，但抽油机的高度需要增加，而且更重要的是减速器曲柄轴的扭矩和冲程长度成正比的增加。同时冲程长度增加后抽油机的减速器的尺寸、质量和成本相应增加。此外随着冲程长度的增加，减速器齿轮磨损速度增加很快。因此光杆冲程并不是越长越好，需要确定在合理范围内。

（2）抽油机冲次参数。抽油机冲次是衡量抽油机快慢的参数，与冲程参数比较，冲次调整简单、易于实现。由于油田单井产量低，因此降低冲次成为抽油机满足工况、提高抽油机井系统效率的重要途径之一。抽油机实现低冲次方法有3种：调整电机皮带轮直径、降低电机转速、使用大速比减速器。调整电机皮带轮直径是常用方法：抽油机配套3件皮带轮，根据现场需要更换调整。降低电机转速的方法有使用变频调速、低速电机等技术，考虑油井低成本采油，考虑采用低速电机和减速器的优化组合。不同速比减速器与不同转速电机组合实现抽油机的低冲次，但需要综合比较确定。采用低冲次对于延长机杆泵寿命、提高抽油机系统效率、降低能耗等方面有很好的效果。

（3）抽油泵泵径参数。以8型抽油机为例，最大冲程长度3m，冲次最低2.5次/min，最大5次/min，泵效取45%。不同泵径油井液量确定范围。按照钻采工程方案，采用小泵径、低冲次后，抽油杆降一个等级、强度增加一级，抽油机下降一个型号。小泵径是油田抽油泵泵径的首选，对于产液量高的油井可以通过更换电机提高冲次的方式实现。

油田抽油机篇10

关键词：节能；丛式井组；效果分析；效益

前言：油田生产的主要动力都消耗在电能上，抽油机又是油田生产的耗电大户，由于低渗透油藏的特点，大部分抽油机效率很低，造成了十分严重的能源浪费。因此需要高功效、高节能的抽油辅助设备，减少电能在抽油机上的浪费，提高抽油机工作效率。针对抽油机运载时效率低，功率因数低等问题，长庆环江油田、西峰油田通过在丛式井组安装抽油机集中控制节能装置，使电动机的效率提高，实现智能调参，达到了节能降耗、实现成本控制的目的。

一、丛式井组抽油机集中控制装置

（一）结构和技术规格

CQ-YQY型丛式井组抽油机集中控制节能装置设计采用一个柜体内装多台全矢量控制变频器，组成一个可分别控制多台抽油机启动、停止、无级调系统，可替代原有井场多台抽油机配电控制箱。丛式井组抽油机集中控制节能装技术规格见表1。

（二）工作原理

CQ-YQY型丛式井组抽油机集中控制节能装置，针对长庆“三低”油田丛式井组开发的特点，集成应用了共直流母线、无级变频调参、软启动、动态功率因数补偿、动态调功五项节能技术，实现对油井生产参数的优化，大幅度降低抽油机运行时的无功损耗、减少抽油机启动过程中的机械冲击、提高电机的功率因数、提高电网的经济运行效率，客观上起到了电网“增容”的效果。

（三）丛式井组抽油机集中控制装置特点[1]

1）共直流母线技术。抽油机属位能性负载，在一个冲程周期运动中，过程中的某一段时间内一定会出现电动机处于再生制动工作状态（发电状态），尤其当配重不平衡时，在抽油机工作的冲程周期中，电动机的再生制动工作状态尤为严重，以往这些发出来的电能用在电动机的发热上及线损上，或是通过电阻发热或回馈电网而白白浪费掉了，无法加以利用。针对这种情况采用共直流母线技术将多台抽油机的控制变频器共用一台整流器，将其直流母线并联在一起，可实现抽油机在下冲程运行时，将所发电能贮存在变频器电容中，以供给其它抽油机使用。

2）无级变频调参技术。应用无级变频调参技术实现抽油机上冲程快，降低了泵的漏失，下冲程慢，提高了泵的充满度，从而提高泵效，可根据油井的实际供液能力，动态调整抽油速度，达到提高泵效、节能降耗目的。

3）软启动控制技术。抽油机工频运行时，电动机全压启动，启动电流是额定电流的3～7倍，这势必会对电动机和供电电网造成严重的冲击，导致对电网容量要求过高，而且启动时对设备产生的大电流和震动对设备运行极为不利，直接影响设备的使用寿命。应用全矢量控制型变频器的低频转矩提升技术，使频率从零开始逐渐增大到50 H z，而转矩保持在电动机启动转矩的150%。启动电流低于额定电流，这样不但减少了电动机启动对电网的冲击更重要的是减轻了电网及变压器的负担，降低了线损。

4）动态功率因数补偿技术。动态功率因数补偿技术根据电动机的运行状态来改变输出，将所有电能都用来做有用功，使无功功率趋近于零，抽油机启动输入功率大大降低，匹配电动机额定功率可降低一档。功率因数从工频运行时的0.4左右，提高到变频运行的0.9以上，减少了线损，降低了电网及变压器的负荷，可挖掘出大量的电网“扩容”潜力。

5）动态调功技术。根据电动机负载电流的变化，自动改变加在电动机上的端电压。即负载轻、电流小，加在电动机上的端电压就小，电动机功率就小。达到根据油井负载变化，动态调整电动机功率。

二、应用效果分析

对环江油田罗38-8、西峰油田桐299-18两个区块（低渗透油层）的两个丛式井组使用抽油机集中控制节能装置前后效果进行对比测试（表2），发现使用抽油机集中控制节能装置之前系统效率平均提高1.67%，有功节电率平均为15.23%。

三、经济效益分析

通过对比测试，使用抽油机集中控制节能装置较之前节电效果显著。

1）直接经济效益。安装该节能装置后，单井日节电14kW・

h，每年按350d计算，单井年累计节电0.49×104kW・h，折合标煤1.64t。每度电按0.7元计算，则单井年节约费用3430元。

2）社会效益。实现抽油机的数字化智能控制，提高了管理水平和生产效率，适应长庆油田有质量有效益可持续发展建设的需求。

四、结束语

环江油田和西峰油田应用抽油机集中控制节能装置，有效地解决了低渗透油田油井设备负载率低、能耗高的问题。该技术的应用提高了抽油机系统效率和电机的有功功率，实现了节能、增效、智能调参的目的。