油田抽油机节能方式综述及解决方案

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1、前言目前，抽油机是应用最普遍的石油开采机械之一，也是油田耗电大户，其用电量约占油田总用电量的40％，且总体效率很低，据调查一般在30％左右。油田抽油机负载是独具特点的时变负载：有动、静负载特性之分。起动初始状态要求拖动电机的起动力矩是抽油机实际负载的3－4倍，甚至更大，起动力矩是抽油机选配电机的第一要素。当起动力矩适用则负载功率必然匹配不佳，运行负载功率都远小于电机的额定功率，即所谓“大马拉小车”现象。过剩的抽油能力令抽油机的无功抽取时间增加，造成油井开采的电费成本居高不下，能源浪费十分严重。可见抽油机的节能潜力非常可观。1抽油机井节能技术抽油机-

2、深井泵举升本身是一种耗能的举升工艺，一旦在测试中发现能耗为负，则一定说明测试中存在问题。但是由于抽油机-深井泵举升过程中由于悬点载荷呈周期性变化，悬点载荷的不均匀性，必然导致在其能耗过程中表现出了一定的特殊性。正是由于这种特殊性，也为抽油机井实施节能降耗带来了一定的前提条件，也可以肯定地说，目前抽油机井节能措施无不针对其能耗的特殊性而采取的。抽油机节能技术主要是围绕上述三个特点实现的。从目前应用的抽油机井节能技术主要有三大类：一是提高功率因数类。如电容补偿、永磁电机。17二是提高电机功率利用率类。如高转差电机、多速电机、Y-Δ转换控制箱。三是改善电

3、机消耗功率不均衡类。主要是液力藕合器、离合器等。1.1其它节能技术其它节能技术中主要介绍液力藕合器、离合器的工作原理。其实这两种技术的工作原理相同，就是改善电机消耗功率不均衡。不同点是前者安装在电机的输出端，后者安装在抽油机减速箱的输入端，取代大带轮。其原理是电机启动后，液力藕合器或离合器开始积蓄能量，当积蓄的能量足够大时，便释放能量帮助电机带动了抽油机减速箱齿轮旋转，实现了电机的软起动。在抽油机动转过程中，当负荷小时，液力藕合器或离合器积蓄能量，当负荷大时释放能量，从而使电机工作在负荷较为均衡的工作条件之下，从而实现节能。1.2抽油机的电能消耗的

4、特点由于抽油机井悬点载荷呈周期性变化，因而从能耗上也会呈现出周期性变化的特点。一般情况下，我们认为抽油机井的悬点载荷在一定的时间内有着很好的重复性，因而从能耗角度也会很直接地反映其重复性。抽油机在运转过程中其能量消耗主要有以下几个方面的特点：17一是其能耗的不均衡性。主要表现在上下冲程过程能量消耗不等，而且受到平衡状况的影响。平衡效果好，其不均衡性表现差，平衡越不好，不均衡衡性表现越强，甚至会出现上下冲程能耗比值为负；二是表现为平均有功功率与电机额定功率比值较低的特点。这主要是由于抽油在启动时需要较大的转矩，因而在选择抽油机电机时，额定功率选择较大

5、。从近十年的现场测试能耗数据的结果表明，电机的功率利用率一般的三分之一以下，最高的也不会超过45%。三是表现为常规电机的低功率因数特点。从现场测试的结果表明，抽油机在使用常规的Y系列电机时，其功率因数一般在0.4以下，最高的也没有超过0.75。产生的原因有二：一是电机的利用率较低；二是感性负荷表现强烈。1.3各种节能方式的优缺点优势：   实现了运行负载与电机输出负载间的合理匹配，确保了电机始终在高效区运行。   节电效果显著：由于双绕组电机具有三个功率可供选用，有功节电率在19％左右。   自动控制实现的过程简单，运行平稳可靠。目前直接针对抽油机

6、节电的技术主要有两大类：1）开发不同类型的抽油机节能电机。如高转差率电机、三相永磁同步电机、高起动转矩双定子结构电机和电磁调速电机（变极双速电机）等。172）使用节能配电箱。如定子绕组Y-△转换调压、电容器动态无功补偿及静态无功补偿、可控硅调压（软起动）、液态电阻软起动、变频电源等1.3.1抽油机节能电机1）超高转差率电机从电机学原理可知，电机堵转转矩与两个因素有关，一是电机的功率；二是电机的转差率。电机功率越大，其堵转转矩越大；电机的转差率越大，其堵转转矩越大。从节能角度理解应当选择转差率高的电机。因为高转差电机可大幅降低抽油机电机机座号，从而实

7、现节能的目的。从中区西部节能试验区的应用效果，使用高质量的高转差电机平均实现节能12%以上。但有一个重要的因素限制，即转差率越高，电机工作发热越严重，因而解决电机工作高温问题是实现高转差的主要因素。从目前应用的高转差电机均为引进技术。一是美国技术；二是俄罗斯技术。两种技术特别有着本质的区别。美国技术着重从解决电机的散热问题角度来提高电机的转差率。使用的材料是铝合金材料，它利用铝合金材料的散热能力强的特点提高电机的转差率。CJT系列高转差电机是这一技术的代表产品。俄罗斯技术着重从提高电机绕组的绝缘等级，实现提高电机搞高温性提高电机的转差率。YCCH系

8、列电机是这一技术的代表产品。17据称在美国油井上已安装几万台，节电率达20％。但在我国实测结果是超高转差电机只在轻载30％