抽油机节能技术研发(石化管理干部学院供用电管理培训班)

这是第三次改进后安装在大港采油一 厂的4型抽油机试验样机（后驱动式）
检测结果：节电率33% 增产30% 有功功率提高24%
工作原理
请看这段视频就一目了然
减速机带动曲 柄轮旋转，通过 推拉杆往复运动, 推拉曲肘升直或 弯曲，使游梁上 摆或下摆。游梁 上摆运动时，吊 坨落体重力施加 一提升力矩也使 游梁上摆而抽油。 游梁下摆运动时， 泵杆下落，活塞 进油，同时吊坨 被提升积蓄位能。 以上动作周而复 始而实现抽油作 业。
问题一、存在一个不能解开的矛盾, 就是上冲程时平衡块越重越好,下冲程时平 衡块越轻越好，这是个无法调和的矛盾。 即使前人想出了用异相曲柄平衡的方式， 也不能克服。
问题二、曲柄配重形成几何偏心，停 机时自然下垂，使机构处于最不平衡的位 置，启动惯量极大，为启动势必要配大容 量电机，运转时又是大马拉小车，造成很 大的低功率因数空载电能损耗。
常规机为什么不能实现“动 态跟踪平衡”？
以减速机为研究对象，由于负载力矩为一交变 的非正弦变化曲线，而曲柄配重的力矩却是正弦 曲线，因此，无法拟合全冲程过程中相对稳定的 平衡点，运转中出现减速机较高的峰值和较深的 谷值（负值）扭矩。
动态跟踪平衡效果不好 是高耗能的核心！
同时研究发现： 常规机还存在着三个问题点：
曲柄连杆机构还有一个优势？
这就是：抽油光杆的上下运动速
度曲线为正弦变速第一、说明电能几乎常年消耗 在抽油机的自身运转上。 第二、说明采油工程节能降耗 的潜力巨大。 第三、说明实现“节能降耗目 标”，必须从提高抽油机效率入手。
是什么原因，造成了采油工程这 么巨大的能耗？ 发现了三个因素：
1、抽油机方面： 由于不能实现“动态跟踪平衡” ，动力的绝大 部分功是消耗在克服残余不平衡量上，机械效率极 低。 2、油井方面： 我国油田大多为低渗贫油田，其工况表现为空 抽现象严重，泵效低。 3、作业方面: ①平衡调整作业难度大,调整精度低,机构残余 不平衡量大,导致无功损耗大。 ②抽汲参数调整不合理,没有满足井下液面动
抽油机节能技术研发
--石化管理干部学院油田企业供用电技术管理培训班讲稿
前 言 各位都是来自油田用电管理岗位，抽油 机是你们日常用电管理的重点对象。 抽油机的技术现状怎样？采油工程节能 降耗的出路究竟在哪里？这是各位工作中最大 的关注点。 人类面对资源环境压力，抽油机已不是 当初的能抽油就行的使用理念，节能、耐用， 应当是抽油机技术发展的必然趋势。 创建节约型采油模式的重大责任，将历 史性落在你们肩上。
2011年6月8日，国家知识产权局授予《吊重平衡游 梁式抽油机》发明专利。
抽油机的实用 新型专利很多， 但发明专利， 仅此一项。
在上述试验的基础上，现已基 本完成了第四代全系列的定型设计。 只所以能有这么个结果的产生， 完全来自对产业现状的细致观察与 深入分析；完全来自对抽油机工作 原理的深度理解与科学改进。
这是一台三型机 配套2,2kw、4p电机 泵挂深度600米 日耗电11度 日出油2.6吨 与原装机对比，节电率68% 子长采油厂时任厂长冯对生 付厂长吕延生、大队长李志江 称赞是：
抽油机的革命性创新。
这是改进后安装在子长采油厂130 丛井的4台四型抽油机试验样机。
这是第三次改进后安装在延长油田七里 村采油厂的七台三型抽油机试验样机。
问题三、平衡块是旋转运动, 位移轨迹为圆弧,没有100%的回 收利用光杆下落的重力功来积 蓄位能和释放位能。
这就找到了常规机高能耗的根子是：
曲柄平衡方式
只有改变这种平衡方式，才是节能 的正确出路！
第二个观察发现：常规机有它
绝对科学、合理的重大因素
常规机的驱动机构为“曲柄连杆机 构”，这种机构使曲柄的回转运动可 以转化为连杆的往复运动。
第一个观察发现：《曲柄平衡游梁式抽油机》 不能实现“动态跟踪平衡”,无功损耗巨大。 全世界使用的抽油机，都是美国石 油学会的标准设计结构，这个使用了近 百年的抽油机（简称常规机），由于不能 实现“动态跟踪平衡”，能耗巨大。
为什么说能耗巨大？算一笔账就 会一目了然！
千米吨液应耗多少度电？ 一吨油从一千米的地下抽到地面,应该需多少功？ 1000Kgf×1000m=1000000Kgf.m=9.80665MJ(兆焦耳) (1Kgf.m=9.80665 J) 折合电能是多少？ 9.80665MJ÷3.6MJ=2.724KW.h, （1KW.h=3.6MJ） 即:千米吨液应耗有功电能2.724度。 我国千米吨液实际消耗多少度电？ 据资料介绍,高产井千米吨液耗电在10~20度之间，而低 产井千米吨液电耗高达50~60度。就是以最低10度用电 来计算，无功损耗占到72% ，怵目惊心！
三部分内容，实际上是抽油机节能技术研发的一个逻辑过程，观察是 为了搞懂改进的对象，继而才能形成正确的技术进步思路和结果。
十年时间琢磨的结果是什么呢？ 就是让已经使用了上百年的《曲柄平衡游梁式抽油 机》变个样。 究竟变成什么样？ 让我们先睹为快吧！
第一台样机是2003年7月28日安装在子 长采油厂7407井（后驱动式）的。
下面分三部分来叙述：
一、抽油机产业现状的 观察与分析
抽油机从表象看似一个很简单的粗笨机械， 其实不然，从多学科理论视点分析，它涉及机械原 理、力学、运动学、动力学、流体学的诸多经典理 论；它不光是实现自身的机械运动，而且关联着地 下油液的渗透特性和活塞泵的充满度特性；它风吹、 日晒、雨淋，是使用条件最苛刻的一种机械。 我长期蹲在子长山沟里的抽油机旁，从多视 点细心观察、记录、理解、分析， 对在用抽油机 形成了五个方面的观察发现：
我曾经是一个对采油工作一无所知的人，2002年 一个偶然的机会，得知采油所用的抽油机耗电高、效 率低，节能降耗是一项重大课题。于是，便产生了琢 磨抽油机的念头，这一琢磨就是十年。 十年时间都琢 磨了些什么呢？这就是我今天要同各位交流的内容： 一、抽油机现状的产业观察与分析。 二、采油工程节能降耗的技术思路。 三、新一代高效节能抽油机研发。