摘要：本文著重闡述了游粱式抽油機系統(tǒng)效率低、耗能大的原因，介紹了采用變頻回饋技術(shù)對抽油機改造的應用和產(chǎn)生的效果。
　　關鍵詞：變頻技術(shù)、節(jié)能、抽油機、效率
　　1． 前言
　　我國的油田大多是中、晚期的油田，油井多為低滲透的低能、低產(chǎn)油井，絕大部分油井都是注水開采和使用抽油機提升油井產(chǎn)出液。在采油成本中，抽油機電費占30％左右，為采油生產(chǎn)電耗的第二位，僅次于注水。由于歷史原因我國的抽油機大多為游粱式，大部分抽油機由工頻電機拖動，在功率配備上就高不就低，存在著“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電機效率較低，無功損耗相對較高。另外，由于部分油井產(chǎn)能低，存在一定的干抽現(xiàn)象等等。這些現(xiàn)象造成抽油機綜合運行效率特別低，有些油井機采效率僅為1O%，在國內(nèi)一般地區(qū)平均只有12%～23%，先進地區(qū)至今也不到30%。
　　隨著全球能源緊張，油價、電價飛漲，在“能源開發(fā)和節(jié)約并重”的方針指導下，“增收節(jié)支”成為石化行業(yè)的熱門話題。在工業(yè)科技迅猛發(fā)展的今天，除了通過加強管理等手段以外，我們還應通過現(xiàn)代先進技術(shù)對能源浪費設備進行節(jié)能改造，實現(xiàn)“增收節(jié)支”的目的。
　　2． 游粱式抽油機能耗高的原因
　　2.1游梁式抽油機的懸點載荷為周期性變載荷，而驅(qū)動抽油機的普通三相異步電動機輸出的轉(zhuǎn)速和扭矩基本上恒定不變，為滿足峰值扭矩的要求，抽油機不得不配用較大功率的電動機，這就造成了運行過程中大多數(shù)情況下電動機處于輕載狀態(tài)，運行效率和功率因數(shù)都很低，尤其是在無功狀態(tài)時的功率因數(shù)非常低。
　　2.2游梁抽油機在運行過程中，當相位角在大于90°的情況下，有功電流為負，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，在電動和發(fā)電的轉(zhuǎn)換過程中電動機正好處在效率最低段整個過程中能量轉(zhuǎn)換的效率特別低。
　　2.3游梁抽油機在換向過程中懸點加速度比較大。在整個機、桿、泵系統(tǒng)中，通常抽油桿達到1OOOm以上，這樣長的抽油桿在運行過程中彈性變形已經(jīng)很明顯，在換向加速度大時抽油桿變形更大，這種變形使光桿與泵中活塞的運動規(guī)律產(chǎn)生很大的差異。在大多數(shù)情況下抽油桿的彈性變形減少了活塞的實際行程，降低了抽油泵的充滿系數(shù)，導致干抽現(xiàn)象的發(fā)生，造成噸油耗能增加。
　　以上這些原因造成抽油機能耗過大，油井開采的電費消耗居高不下。因此，對現(xiàn)今使用的常規(guī)游梁式抽油機進行技術(shù)改造已成為迫切任務。
　　3． 改造設想
　　目前用于油田的在役抽油機仍以常規(guī)游梁式抽油機為主，如何進一步發(fā)揮游梁機的作用，挖掘其節(jié)能潛力，而且要投入少，效益高，特別是能夠在不影響生產(chǎn)的前提下，對在役抽油機實現(xiàn)節(jié)能改造，成為油田亟待解決的實際問題。
　　我們針對抽油機能耗高的幾個主要原因，考慮采用變頻回饋一體節(jié)能裝置來改進抽油機的運行狀態(tài)達到降低噸油耗能的目的。
　　油田傳統(tǒng)上是靠調(diào)節(jié)傳動輪的方式來調(diào)整沖次模式，而采用變頻控制系統(tǒng)改造后，調(diào)節(jié)沖次時只需調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速，就可收到較好的效果。在前期井中，調(diào)高電動機轉(zhuǎn)速，可達到60HZ，使抽油量增大，提高產(chǎn)量；在中后期井中。油井的供液能力小于抽油泵的排量，就可能造成泵抽空和液擊。防止液擊的有效方法之一就是減慢泵速以提高泵充滿度。通過變頻調(diào)速技術(shù)降低電機轉(zhuǎn)速減少抽取頻次，可提高泵的充滿度，大大提高系統(tǒng)效率。
　　采用變頻技術(shù)，除了可以改變抽油機的沖程頻次之外，還可以根據(jù)實際需要可把轉(zhuǎn)速控制細化為上行程轉(zhuǎn)速控制和下行程轉(zhuǎn)速控制，使抽油機工作在最佳運行狀態(tài)。在下行程時，適當降低下行程的速度，可以減小抽油桿的彎曲度，從而降低偏磨程度。提高原油在泵內(nèi)的充滿度；在上行程時，適當提高上行程的速度，則可減少在提升中的漏失系數(shù)，有效的提高單位時間內(nèi)原油產(chǎn)量。另外，我們可根據(jù)井況實際負載的大小，調(diào)整電動機端電壓頻率，精確的匹配供給電機功率。當抽油機下行時，供給的功率相應較小；當抽油機上行時，供給的功率相應較大；使之盡量與所需實際功率相匹配，也就減少了多余的厲磁電流，進而減少電動機的銅損和鐵損．避免了由于輕載引起的電機效率下降問題．使電動機始終運行在最佳狀態(tài)，提高電機效率，從而有效的節(jié)約電能。
　　梁式抽油機的運行狀況并非是恒轉(zhuǎn)速狀態(tài)，其運行狀態(tài)是：上；中程時，電動機是處在耗能狀態(tài)，下沖程時，電動機則處于發(fā)電狀態(tài)，在使用變頻器時，為使變頻器能夠持續(xù)運行，就必須將電動機發(fā)出來的電能釋放掉。第一種方式是外加制動單元和制動電阻，把電能消耗在電阻上；第二種方式是采用回饋制動方式，將電能回饋到原電網(wǎng)。在油田抽油機上選用第二種回饋制動方式，是實現(xiàn)節(jié)能最大化的方式，也是首選方式。
　　利用變頻器加智能控制，可以提高采油系統(tǒng)的效率、降低噸油成本、提高產(chǎn)量，使抽油機的工作參數(shù)更適合地下工況，調(diào)整更方便容易，有效解決起動沖擊大，運行耗電多，大馬拉小車、效率低下等諸多問題。
　　4． 變頻回饋一體節(jié)能裝置在抽油機上的應用
　　吐哈油田溫米采油廠093井是2003年投產(chǎn)的，改造前泵效僅為38.67%，功率因數(shù)為0.357,系統(tǒng)效率32.99%，經(jīng)論證后對該井進行了應用改造。改造后，該井的能耗有明顯下降，泵效顯著提高，生產(chǎn)管理也較過去便利，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　1)沖次任意調(diào)節(jié)：根據(jù)產(chǎn)液量的變化可任意無級調(diào)節(jié)抽油機的沖次，不用更換皮帶輪、不需停產(chǎn)調(diào)節(jié)速度，提高了生產(chǎn)效率。解決了因調(diào)速造成的停產(chǎn)及用更換皮帶輪的方法沖次調(diào)節(jié)范圍窄的問題。
　　2)實現(xiàn)了分段轉(zhuǎn)速控制：通過變頻對抽油機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，根據(jù)抽油機的特殊工況，把轉(zhuǎn)速控制細劃分上沖程轉(zhuǎn)速控制和下沖程轉(zhuǎn)速控制，減少漏失，提高泵充滿程
　　度，提高泵效。
　　3)提高了油井的產(chǎn)量和泵效：根據(jù)油井的實際供液能力，動態(tài)調(diào)整抽取速度，使油井的供排協(xié)調(diào)，減少泵的空行程，提高泵效。該試驗井經(jīng)改造后，泵效為52.03%,
　　提高了13.3%，日產(chǎn)液提高0.4噸。
　　4)提高了電網(wǎng)和電機的功率因數(shù)：使用變頻器后，電動機功率因數(shù)提高0.789，系統(tǒng)效率提高到48.57%,接近了國外先進油田的標準。

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