论文部分内容阅读
摘 要 抽油机，是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”。抽油机已成为国内外油田主要的采油设备，但随着设备长时间运行，设备存在老化的情况，导致抽油机能耗大、电能利用率低、后期维护费用高。根据抽油机运行的技术原理，通过加装智能化的传感器，对抽油机的运行参数进行实时采集和分析，以便对潜在故障提前预判和处理，从而实现抽油机的能耗分析和节能改进。
关键词 抽油机;节能;变频控制;间抽控制
1引言
作为全国的大型油气田之一，大庆油田的抽油机数量非常庞大，其中抽油机占总机采井的数量约为83%，抽油机井的耗电量每年约合500亿度电。受能量转换、工况环境、地质环境等因素，抽油机的系统运行效率较低，在机械传递过程中会产生很大的能量损失。通过技术手段，如可将抽油机系统运行效率提高6%到12%，即可以节约大量的用电成本，同时还可缓解供电紧张的情况，具有很大的经济效益和社会效益。
2抽油机系统能量损失原因
2.1能量损失因素
抽油機系统运行的是原理是电机的电能转换为机械能，受相关因素影响，机械能在传递过程中发生损耗，能量逐渐降低，具体造成损失的考虑为以下六个方面：一是电机运转造成的能量损失，主要是机械损失和热损失;二是皮带传动部件运转过程中产生的能力损失，主要是摩擦损失，也就是皮带损失;三是减速箱内部器件运转，由于摩擦而造成的能量损失，简称减速箱能量损失;四是连杆装置部件在运转过程中，产生的能量损失，主要是由轴承摩擦、钢丝绳变形造成的，统称为四连杆能量损失;五是指抽油杆在运行时，由于磨损、震动等原因，造成的能量损失，可以理解为抽油杆能量损失;六是抽油泵工作中，由于内部器件老化故障等原因，产生的能量损失，也称为抽油泵机械能量损失。
2.2泵下动液面因素
大庆油田开采多年，油层性质导致地层渗流能力变差，低产井的数量逐渐增多。通常情况下，抽油机是按照单井的最大化抽取量来设计的，因此在动液面不足，仍然采取正常的最大抽取量来运行，势必出现“大马拉小车”的情况，形成很低的泵效，这样会造成大量的电能浪费。
3抽油机节能控制技术
3.1采用变频节能控制装置
在抽油机设备的供电端，安装变频控制装置，是一种常见的节能技术手段，具有技术投入低、使用方便的特点，也因此得到了普遍应用。根据电机交变工作的特点，节能控制器利用内嵌的程序驱动电机工作，将采集到的参数进行运算和处理后，自动调整抽油机运行状态，改变光杆的运动频次，实现上、下冲程的平稳转换。变频控制器内置放电反馈电路，具有电容补偿功能，可节约一部分电能消耗。同时，变频控制器可根据动液面情况，由固定运行调整为自适应的可变运行姿态，提高泵充满系数及排量系数，动态调节驴头的冲程次数和上、下冲程的速度，起到节电的效果。随着机电一体化、电子信息技术的不断发展，变频节能控制器的性能将进一步扩展提升，节能效果也会越来越好，在抽油机节能装置改造上将会得到大力推广。
3.2采用智能间抽控制系统
智能间抽控制系统主要包括三种设备，一是监测驴头运行状态的角位移传感器，二是监测光杆受力的载荷传感器，三是用于控制抽油机间歇抽油的RTU数据采集与控制箱。井场抽油机智能间抽设备，安装示意图见图1。
间抽RTU控制箱包括示功图和动液面采集机构和间抽智能控制机构。通过载荷位移传感器，监测游梁的转动角度和驴头的运行状态，判断光杆运行的上下死点。通过载荷、角位移位移传感器和动液面传感器采集示功图和液面深度，并将采集数据传输至间抽RTU控制箱，与间抽RTU控制箱内存储器内存储的泵深数据相比较，当液面在正常范围内，抽油机正常启动连续采油，当动液面严重不足时，控制抽油机停止在安全位置;随着井下情况的变化，在一定的周期内，井下液面恢复到一定的高度时，间抽RTU控制器再次启动抽油机，有效避免了“空抽”情况，达到节能降耗的目的。
4结语
抽油机的运行效率，涉及能量转换、能量损失、工作环境、地质情况等诸多复杂因素，只有通过对设备运行参数和生产数据的综合分析，方能找到制约提升系统运转效率的要因，制定优化方案，本文仅浅谈了通过采用变频节能控制装置和智能间抽控制系统两种技术手段，实现提升系统运行效率，相信未来随着采油技术、机械技术、电子技术的成熟融合，会有更有效、更便捷的技术，来解决对抽油机的节能消耗问题。
参考文献
[1]李建华，薛广民，油气生产物联网技术在油气生产中的应用，2013
[2]王文喜 ，大庆油田抽油机节能分析，中国新技术新产品，2012（000）007
[3]张晓玲，于海迎.抽油机的节能技术及其发展趋势[J].石油和化工节能，2007，
[4] 檀朝东， 等. 油水井远程监控液量自动计量及分析系统[J]. 石油矿场机械，2007
关键词 抽油机;节能;变频控制;间抽控制
1引言
作为全国的大型油气田之一，大庆油田的抽油机数量非常庞大，其中抽油机占总机采井的数量约为83%，抽油机井的耗电量每年约合500亿度电。受能量转换、工况环境、地质环境等因素，抽油机的系统运行效率较低，在机械传递过程中会产生很大的能量损失。通过技术手段，如可将抽油机系统运行效率提高6%到12%，即可以节约大量的用电成本，同时还可缓解供电紧张的情况，具有很大的经济效益和社会效益。
2抽油机系统能量损失原因
2.1能量损失因素
抽油機系统运行的是原理是电机的电能转换为机械能，受相关因素影响，机械能在传递过程中发生损耗，能量逐渐降低，具体造成损失的考虑为以下六个方面：一是电机运转造成的能量损失，主要是机械损失和热损失;二是皮带传动部件运转过程中产生的能力损失，主要是摩擦损失，也就是皮带损失;三是减速箱内部器件运转，由于摩擦而造成的能量损失，简称减速箱能量损失;四是连杆装置部件在运转过程中，产生的能量损失，主要是由轴承摩擦、钢丝绳变形造成的，统称为四连杆能量损失;五是指抽油杆在运行时，由于磨损、震动等原因，造成的能量损失，可以理解为抽油杆能量损失;六是抽油泵工作中，由于内部器件老化故障等原因，产生的能量损失，也称为抽油泵机械能量损失。
2.2泵下动液面因素
大庆油田开采多年，油层性质导致地层渗流能力变差，低产井的数量逐渐增多。通常情况下，抽油机是按照单井的最大化抽取量来设计的，因此在动液面不足，仍然采取正常的最大抽取量来运行，势必出现“大马拉小车”的情况，形成很低的泵效，这样会造成大量的电能浪费。
3抽油机节能控制技术
3.1采用变频节能控制装置
在抽油机设备的供电端，安装变频控制装置，是一种常见的节能技术手段，具有技术投入低、使用方便的特点，也因此得到了普遍应用。根据电机交变工作的特点，节能控制器利用内嵌的程序驱动电机工作，将采集到的参数进行运算和处理后，自动调整抽油机运行状态，改变光杆的运动频次，实现上、下冲程的平稳转换。变频控制器内置放电反馈电路，具有电容补偿功能，可节约一部分电能消耗。同时，变频控制器可根据动液面情况，由固定运行调整为自适应的可变运行姿态，提高泵充满系数及排量系数，动态调节驴头的冲程次数和上、下冲程的速度，起到节电的效果。随着机电一体化、电子信息技术的不断发展，变频节能控制器的性能将进一步扩展提升，节能效果也会越来越好，在抽油机节能装置改造上将会得到大力推广。
3.2采用智能间抽控制系统
智能间抽控制系统主要包括三种设备，一是监测驴头运行状态的角位移传感器，二是监测光杆受力的载荷传感器，三是用于控制抽油机间歇抽油的RTU数据采集与控制箱。井场抽油机智能间抽设备，安装示意图见图1。
间抽RTU控制箱包括示功图和动液面采集机构和间抽智能控制机构。通过载荷位移传感器，监测游梁的转动角度和驴头的运行状态，判断光杆运行的上下死点。通过载荷、角位移位移传感器和动液面传感器采集示功图和液面深度，并将采集数据传输至间抽RTU控制箱，与间抽RTU控制箱内存储器内存储的泵深数据相比较，当液面在正常范围内，抽油机正常启动连续采油，当动液面严重不足时，控制抽油机停止在安全位置;随着井下情况的变化，在一定的周期内，井下液面恢复到一定的高度时，间抽RTU控制器再次启动抽油机，有效避免了“空抽”情况，达到节能降耗的目的。
4结语
抽油机的运行效率，涉及能量转换、能量损失、工作环境、地质情况等诸多复杂因素，只有通过对设备运行参数和生产数据的综合分析，方能找到制约提升系统运转效率的要因，制定优化方案，本文仅浅谈了通过采用变频节能控制装置和智能间抽控制系统两种技术手段，实现提升系统运行效率，相信未来随着采油技术、机械技术、电子技术的成熟融合，会有更有效、更便捷的技术，来解决对抽油机的节能消耗问题。
参考文献
[1]李建华，薛广民，油气生产物联网技术在油气生产中的应用，2013
[2]王文喜 ，大庆油田抽油机节能分析，中国新技术新产品，2012（000）007
[3]张晓玲，于海迎.抽油机的节能技术及其发展趋势[J].石油和化工节能，2007，
[4] 檀朝东， 等. 油水井远程监控液量自动计量及分析系统[J]. 石油矿场机械，2007