基于游梁式抽油機混合動力節(jié)能參數(shù)優(yōu)化探究

徐洪兵

（中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司遼河熱采機械制造分公司，遼寧 盤錦 124010）

1 游梁式抽油機的基本結(jié)構(gòu)

在我國歷史油田發(fā)展中，游梁式抽油機是歷史比較悠久，應(yīng)用的數(shù)量更是在油田中占據(jù)了龐大的比例，高達(dá)90%。在游梁式抽油機的工作過程中，電動機帶動減速器由皮帶輪帶動，減速器的輸出軸由副和曲柄的轉(zhuǎn)動帶動，四桿機構(gòu)通過曲柄的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)游梁的周期運動。步進梁支撐在支架的頂部。根據(jù)支架的頂部，將行走梁分為前臂和后臂的行走梁。一方面，支架可以使行走梁上下擺動。另一方面，它的位置與驢頭吊點的力矩臂大小有關(guān)。驢頭吊點上設(shè)有繩架和滑桿。起升繩架、滑桿及滑桿下設(shè)備通過曲柄的圓周轉(zhuǎn)動上下行程，完成抽油。

2 抽油機液壓混合動力系統(tǒng)的節(jié)能原理

2.1 節(jié)能系統(tǒng)組成

泵送液壓混合動力系統(tǒng)的核心原則是減少能源懸掛點凈轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩波動率在電機軸上，電機可以利用其額定容量，提高能源效率。液壓系統(tǒng)的液壓能量由二級組件、閥、液壓蓄能器和壓力傳感器的組成等，并將其添加到電動機與減速機之間的單向離合器，確保單向泵電機傳輸功率。加上節(jié)能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)移并不是一個常規(guī)游梁式抽油機的一行，并不是控制，平衡效果不理想，能源消耗嚴(yán)重；次要元素電動機作為驅(qū)動元件耗能增加。

2.2 系統(tǒng)節(jié)能原理

因為驢頭梁抽油機下死點而停車，也就是說，從一開始的抽油機應(yīng)進入大負(fù)載狀態(tài)的下沖。增加混合動力節(jié)能抽油機的系統(tǒng)，為了提高負(fù)荷率將使用降低電動機的額定功率?？赡軐?dǎo)致冷啟動轉(zhuǎn)矩?zé)o法開始，因此，在進入正式的工作循環(huán)，抽油機需要進行冷啟動階段。發(fā)動機在冷啟動階段反演開始，因為超越離合器已通過單向的速度轉(zhuǎn)矩，因此，電動機和減速器和隨后的傳導(dǎo)機制，驢頭懸點載荷為關(guān)閉狀態(tài)等，通過控制器來改變換閥的位置，完成二次液壓泵操作模式開關(guān)組件。填充的液壓油泵空氣蓄能器儲存能量，完成冷啟動過程。冷啟動階段將電能轉(zhuǎn)換成液壓儲能。汽車的蓄電池儲存足夠的能量在冷啟動階段，轉(zhuǎn)速的變換方向后，連接單向離合器，進入階段的下沖?？刂破髡{(diào)整換向閥位置輔助元素，工況電機、液壓馬達(dá)和電機輸出轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動驢頭上升，完成下沖抽水行動。控制器繼續(xù)改變二級液壓泵元素工作狀態(tài)，此時，能量流是達(dá)到馬頭時釋放降低電機的重力勢能消耗功率，液壓泵驅(qū)動緩沖罐。下沖階段潛在的電能轉(zhuǎn)化為液壓能源。

在實際的系統(tǒng)中，為了保持穩(wěn)定，使得在工作循環(huán)的馬達(dá)負(fù)載狀態(tài)下，即使在行程中，馬達(dá)可以是通電使用蓄壓器。這種轉(zhuǎn)換是以實時進行的能量流來確定，并通過中央控制器控制，控制器接收到的電機參數(shù)，所述馬達(dá)軸的旋轉(zhuǎn)速度和從電機軸1，液壓壓力傳感器11 的負(fù)載的其他機械參數(shù)，右左切換輸出閥的工作位置，所述第二元件尺寸發(fā)生位移?？刂破饕哉{(diào)節(jié)閥9 一定大小的開口的當(dāng)前位置和尺寸，使得氣缸6 的相應(yīng)位移變化，以促進所述第二構(gòu)件5 的位移發(fā)生改變。

3 游梁式抽油機混合動力節(jié)能參數(shù)優(yōu)化

3.1 優(yōu)化抽油機井裝機功率

抽油機的電機功率，利用率較低，影響抽油機電機功率的主要因素，是使用電機工作時間較長。石油開采工作是一項長期工作，抽油機在井下工作時間較長，一般超過了22個小時，因此，導(dǎo)致電機功率的過負(fù)荷能力加大，從而導(dǎo)致電機的使用壽命降低，一般來說，抽的正常使用范圍在30%～60%，但是，由于抽油機井下工作時間過長，導(dǎo)致電機使用率超過了60%，電機就會產(chǎn)生過載現(xiàn)象，為了優(yōu)化抽油機井裝機功率，可以合理地控制抽油機的工作時間，將抽油機的功率使用率控制在40%左右，這樣就可以保證抽油機的正常運行，并保證電機的使用壽命，增加車油機的工作效率。

3.2 優(yōu)化游梁式抽油機平衡方式，提升抽油機平衡度

（1）使用游梁式抽油機，相位不平衡的泵送單元，即從曲軸的中心線和對稱曲柄配重中心線偏離的角度，能夠泵送對應(yīng)于曲柄位置處的死點滯后的相位角，并發(fā)生右側(cè)順時針旋轉(zhuǎn)，所述曲軸的溫和狀態(tài)輸出扭矩曲線，從而降低了電動機的輸入功率，以實現(xiàn)節(jié)能。

（2）在周期性變化的沖擊負(fù)荷的情況下，抽油機啟動力矩變大，在負(fù)載波動打孔速度快，對實施改造提供強大的動力要注意電機抽水設(shè)備，使用抽油機適應(yīng)的馬達(dá)，如稀土永磁電機，高滑差電動機可以提供啟動所需的扭矩，可以減少裝機功率。

（3）雙馬頭泵送單元，優(yōu)化連桿機構(gòu)，用一個柔性連接件，使得轉(zhuǎn)矩變化泵送泵送單元的操作，以收斂負(fù)荷曲線，轉(zhuǎn)矩降低過大，無法產(chǎn)生高的能量消耗，合理使用從平衡的變量，以達(dá)到節(jié)約能源的。

3.3 提升井下抽油泵效率

（1）利用平均功率的方法，將抽油機井下抽油泵系統(tǒng)進行優(yōu)化，從而增加系統(tǒng)的運行功率，平衡各機器之間的負(fù)載力，一般抽油機的負(fù)載率控制在60%～80%，并合理注意管理設(shè)備，加強對抽油機泵的使用過程磨損量的監(jiān)測，配合抽油機工作效率和工作特點，定時將皮帶進行松緊調(diào)節(jié)，從而保證抽油機的工作提示。

（2）游梁式抽油機的沉沒合理化工作，合理管理和利用天然氣能源、創(chuàng)新和持續(xù)改進，優(yōu)化泵的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，能夠有效提高能源效率和耐腐蝕泵，適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境。

（3）根據(jù)游梁式抽油機的工作情況，采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，可以選擇合理控制批量生產(chǎn)。

（4）控制桿管彈性損耗，合理協(xié)調(diào)供應(yīng)與生產(chǎn)，優(yōu)化功率分配，調(diào)整參數(shù)。

（5）注意機器生產(chǎn)系統(tǒng)的日常維護和管理，機器應(yīng)定期清洗，具體方法可采用化學(xué)加熱清洗，減少油耗和抽油機負(fù)荷工作，也可采用井口背壓設(shè)定壓力控制，降低機械生產(chǎn)系統(tǒng)效率，注意討論分析原因，有針對性地采取措施。

（6）保證抽油機各組件之間的平衡運行，從而提高抽油機的機械效率。在抽油機運行過程中，抽油機各組件之間的平衡性如果失去平衡，會增加抽油煙機，導(dǎo)致電機需要大量的功率維持電機的正常運行，合理平衡抽油機各組成部分之間的平衡，可以有效地提高抽油機的工作效率，從三個方面進行處理，首先，根據(jù)抽油機運行功率的特點以及抽油機工作時間的長短，合理地選擇電機的型號，選擇合適電機長期工作的型號，利用資源合理配置的方式，來提高抽油機各組件之間的運行功率以及資源使用率，從而達(dá)到降低耗能的目的；其次，對抽油機操作人員進行技能培訓(xùn)，鍛煉其在面對抽油機日常問題時的反應(yīng)能力，加強其對抽油機操作的正確性和安全性，有明確的操作流程和更換設(shè)備的流程，并不斷提升自己的維修能力，保證抽油煙機能有效地降低負(fù)荷量，增加功率利用率，降低耗能；最后，合理監(jiān)測抽油機在運行過程中的數(shù)據(jù)變化量，以期達(dá)到抽油機功率運行的最佳狀態(tài)，從而達(dá)到改善村委會建設(shè)效率的目的，降低耗能。

3.4 優(yōu)化抽油機井生產(chǎn)參數(shù)

抽油機在油井開采生產(chǎn)過程中，貫穿于整個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率的控制都非常重要，需要不斷地加強控制和合理規(guī)劃，從而達(dá)到降低耗能的目的。根據(jù)油田的特點，選擇合適的抽油桿以及抽油機的型號，可以有效提升石油開采的生產(chǎn)效率，通過不斷優(yōu)化各方面的生產(chǎn)性能，合理設(shè)計沉沒度、井泵深度、抽油機各組件之間的平衡量，保證石油開采工作效率提升。

4 結(jié)語

綜上所述，游梁式抽油機在油田工作過程中占據(jù)了重要的地位，因此，在混合動力節(jié)能優(yōu)化方面上，主要從抽油機井裝機的功率、平衡度、抽油泵效率、抽油機井生產(chǎn)參數(shù)等方面進行節(jié)能優(yōu)化，優(yōu)化后的游梁式抽油機具有更強的抽油效率。