抽油机历史现状与发展趋势分析

抽油机历史现状与发展趋势分析摘要: 抽油机是把地层中的石油提升到地面最重要的机械设备，发展新技术，节能降耗，挖潜增效是油田开发永恒的主题，也是抽油机技术发展的方向。文章通过抽油机分类和发展历程分析，叙述了抽油机技术发展的特点，剖析发展面临的问题和制约因素。通过对比抽油机制造企业的产品规范、用电节能情况，结合目前我国能源供求状况和油田生产实际情况，指出抽油机技术将向无游梁、低功耗、通用系列化、智能化、高适应模块化方向发展。

关键词: 抽油机; 历史与现状; 节能; 发展趋势

抽油机是有杆抽油系统中最主要举升设备。根据是否有游梁，可分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机［1］。经过一百多年的实践和不断的改进创新，抽油机不管是结构形式还是在使用功能上，都产生了很大的变化。特别是近几十年来，世界对原油的需求量不断加大，对油田深度开采的能力有了更进一步的要求，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。本文总结国内抽油机技术的发展现状，提出发展趋势，以期为抽油机技术的发展提供指导。

一、抽油机分类和发展主要特点

20 世纪50 年代，我国主要以进口前苏联CKH常规型游梁式抽油机为主，修配为辅。60 ～ 70 年代，在仿前苏联的基础上制造出常规型游梁式抽油机。1975 年后制定并完善了国产抽油机技术标准，80 年代起实现了抽油机全部国产化，不仅满足自给，而且部分出口［2］。据统计［3］，我国的机械采油井占油井总数的90% 以上，其中，由抽油机—抽油机杆—抽油机泵组成的三抽井占80%左右，产量占75%以上。抽油机主要制造厂有十几家，三十多种规格，产品类型已经多样化，主要以游梁式抽油机为主，约占抽油机总数的98% ～ 99%。我国现有6 大类共45 种新型抽油机，同时每年约有30 种新型抽油机专利，10 多种新试制抽油机，并已形成了系列，基本上满足了陆地油田开采的需要［2］。根据抽油机结构特点，可分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。其中，游梁式抽油机又可分为常规型、适应型、节能型和自动型; 无游梁式抽油机又可分为低矮型、滚筒型、塔架型、增程型和缸体型。根据油井深度对冲程的要求，可分为常规冲程抽油机和长冲程抽油机。在长冲程抽油机中，有增大冲程游梁式抽油机和卧式长冲程无游梁抽油机。根据驱动方式，抽油机分为普通异步电机驱动型、变压异步电机驱动型、大转差率电机驱动型、超过转差率电机驱动型、天然气发动机驱动型以及柴油机驱动型等。

近年来，抽油机发展的主要特点: 增强了可靠性、经济性、适应性; 降低工作载荷变化范围和形式，改善了工作性能，运转更加平稳; 工作效率更高，更加节能; 在减小体积和整体质量的同时，扩大了使用范围，降低了对工作环境的要求; 采用智能模块化设计，提高了自动化与智能化程度，加强了远程控制和自动监测能力。自问世以来，游梁式抽油机一直占有绝对统治地位。其主要特点是结构简单、适用范围广、可靠耐用、制造维修成本低、技术成熟。世界各国都有自己的规范标准，得到广泛的应用; 但也存在比较明显的缺点，体积庞大、系统效率低、能耗高。虽然经过多方面改进，游梁式抽油机在有杆抽油泵全系统的总效率在国内一般地区只有12% ～ 23%，先进地区至今也不到30%。美国的常规型抽油机系统效率较高，但也仅有46%［4］。近年来，开发了多种游梁式新机型，在某种程度上缓解了这些弱点，提高了电能利用率和载荷提升能力。但是平衡效果没有根本改善、加速度高、载荷大，降低了有效载荷利用程度和抽油机使用寿命。因此，

新型无游梁式抽油机一直具有非常诱人的发展潜力，每年都会有新机型出现。传统的问题解决了，新的问题和不足也随之出现，普遍可靠度不高、对工作环境的要求有一定限制、标准规格参差不齐、维修比较麻烦。另外，抽油机工作环境十分恶劣，而且是连续运转，无人监护。由于技术不够成熟，普遍推广应用能力不强，大多只在局部地区试验性应用。

二、抽油机发展面临的主要问题

1．中后期水淹井、稠油井增多，开采难度加大

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。为确保高效生产，对抽油机的要求呈现两个特点: 一是急需采用长冲程抽油机，以增加油井的产液量; 二是为了降低油井的单位生产成本，对抽油机的节能性提出了更高的要求。

据金融界网2009 年8 月报道，大庆油田自上世纪末，开始出现储量和产量双递减的状况，储量替补率小于1，这标志着它已进入稳产阶段的后期。1990 ～2003 年，平均递减率为0. 85%; 2000 ～ 2003年为2. 34%，但2003 年总产量仍达到4 840 × 104 t。如果按“有计划减产”的预期，2010 年其产量将为3 000 × 104 t。2003 ～ 2010 年，平均年减产330. 3 ×104 t，年递减率7. 84%。随着油田中后期采出程度的加深，油井含水量逐渐上升，动液面不断下降，出现水淹甚至强水淹现象。在维持稳定的产量情况下，产液量要求相应加大。水驱采油是油田中后期最常规的做法，其开采特点是要求抽油机冲程越长越好，而游梁式抽油机冲程范围一般在0. 3 ～ 10 m，应用最多的都在6 m 以下，不能较好的满足后期开发阶段产量需求; 新型无游梁式抽油机发展应用又没有很好的与油田生产实际相结合。

据统计，2003 年我国重油地质储量46. 7 ×108 t，低渗透油和重油的累计地质储量已达全国累计石油地质储量值的50. 9%。稠油由于轻质馏分少、胶质沥青含量高、密度大、黏度高、流动性较差、油藏压力低、油田又储层夹层多、非均质性强、综合含水高、部分属高温强水敏地层，采出度低。若采用常规抽油机采油，悬点载荷更大，负荷加重，有效冲程降低; 为防止抽油杆受压，还需提高抽油杆的光洁度和弯曲强度，以防止抽油杆柱下部发生纵向弯曲，减少断脱事故。为提高稠油井的采油率，可采用人工举升法和使用长冲程低冲次的抽油机等措施。

2．种类多，产品系列化、标准化、通用化程度偏低

石油工业发展一百多年来，抽油机种类层出不穷。检索相关专利，显示条目多达3 000 余条，随机浏览300 条，关于新机型的专利达186 条; 但是，实际被采用的专利并不多。当前应用最广泛的新型游梁式抽油机有异相型、前置型、气平衡型、异型、下偏杠铃型、两级平衡型、斜直井型等，并且均是在国际规范下由各厂自行设计和仿制。虽然发展了很多机型，但品种杂乱，同一型号的抽油机，其尺寸和结构各不相同( 即使同厂的产品也各有不同) ，给使用单位的生产和管理带来不便［5］。表1 所示为十型游梁式抽油机同一型号的产品规格，其结构一致而外形尺寸略有差别，标准化程度偏低。

我国早在60 年代就开始研制无游梁抽油机，具有节能、重量轻、易实现长冲程、惯性载荷小和智能控制条件好等特点，满足了采油工艺需要。应用最广泛的无游梁抽油机有链条式、皮带式、液压式、滚筒式、直线电机式等。虽然各种机型都在日趋完善和提高中，但也因许多难题如结构复杂、运动件多、关键零部件