节能降耗技术在机械采油中的应用

节能降耗技术在机械采油中的应用

摘要：随着经济的快速发展，社会在不断的进步，但是由于部分油田开采出现

了含水量高和能源消耗过大现象，使得节能降耗开采技术得到重视。基于此，针

对机械采油耗能问题进行分析，并通过螺杆泵采油配套技术、间歇采油技术、小

井眼采油技术以及抽油机井节能技术，为节能降耗开采石油提供具体有效的参考。

关键词：石油；机械采油；节能技术

引言

机采井在油田油井中占比较大，其生产用电是油田能耗的主要来源之一。机

采系统效率是衡量抽油机井性能的重要指标，大量的机采井使用游梁式抽油机，

造成机采系统出现能耗高、效率低的情况。现阶段油价低迷，油田持续开采导致

油井产出液中含水率升高，生产成本增加，必须通过深入挖潜，节能降耗，降低

油田生产成本，保障油田持续健康发展。为此，降低抽油机能耗，提升机采系统

效率，发挥油井最大潜能，具有重要的现实意义。

1机械采油的能耗分析

机械采油的过程就是将电能转化为机械能，而采油设备中的大部分都属于电

气设备，因此能耗主要指对电能的消耗。从国家采油设备的装机总量来看，虽然

机械采油系统只占采油总设备数量的三分之一，但是用电量占总用电量的二分之一。由此可以看出，机械采油的能耗问题是非常值得研究的。由于节能降耗设备

在我国采油行业中没有得到很好的应用，设备更新率不足，导致单位能源产品产

量的能耗水平还是比较高。

2机械采油中的节能降耗技术及应用分析

2.1螺杆泵采油配套技术及应用分析

螺杆泵又可以称之为容积式转子泵，其具有噪声低、流量平稳可输送高粘度

介质等优势，按螺杆数目可以将其分为单螺杆泵、双螺杆泵与三螺杆泵。不同类

型的螺杆泵其结构、参数范围及用途也存在一些差异，在机械采油过程中，运用

螺杆泵配套技术，能够很好地发挥机械采油系统的功能，避免抽油杆断裂或漏油

现象的发生，以达到节能降耗的目的。但是，在应用螺杆泵配套技术过程中，技

术人员还应该注重以下几点问题：第一，螺杆泵在运行过程中，除停电或更换盘

根外，不能随意停机；第二，螺杆泵应以最低的速度运行，待液面稳定后，保证

螺杆泵的电流值在正常范围的1.2倍以内；第三，调整螺杆泵过载或时间后，技

术人员在离开现场前需要确定螺杆机组回复正常运转。

2.2间歇采油技术

2.2.1活动式螺杆泵间歇采油技术

该技术的优点是可以减少原油输送环节，避免传统抽油机复杂的油气输送处

理环节，降低了耗电量。该技术的具体实施过程为：在井下通过万向联轴节与螺

杆泵的井口驱动部分相连，在井上使用拖拉机动力将原油从井下吸取传送到油罐

车油罐中，油罐车直接将原油送至油品处理基站进行处理，通过联动操作，大大

简化了采油程序，提高了采油效率，降低能源消耗。

2.2.2提捞采油技术

抽油机由于自身的缺陷，运行时的费用消耗环节较多，如电费、药剂费、洗

井费和作业成本费用等，这些费用造成抽油机的运行成本很高，而提捞采油机不

存在电费和药剂费用，综合运行成本也远低于抽油机，这就减少了提捞技术的普

及阻力。同时，提捞采油技术不需要专门配备电力设备和输油管线等其他井用设

备，这使得开采成本大大降低，缩短了投资成本的回收期限。由于石油是不可再

生资源，一些油井进入开发后期以后，油气资源逐渐枯竭，在这种情况下，再次

使用复杂的采油设备会导致采油成本超出预期收益。出于降低生产成本，节约开

发资源的考虑，在油田的后期开发中，提捞采油技术得到了大量的采用。

2.3采用节能设备

（1）节能型抽油机。传统游梁式抽油机机身结构和工作原理决定了其工作效率受到平衡度的影响，系统效率低、能耗高。为此可采用节能型电机，使用特殊

的传动结构和平衡原理，改善抽油机能耗高的情况。常用的节能型电机有双驴头型、低矮型、下偏杠铃型、摆杆式、摩擦换向式等，这些节能型抽油机能够显著

提升机采系统效率。（2）节能型电机。理想的抽油机电机应具有装机功率不高

且启动扭矩高的特点，为此，可采用稀土永磁同步电机、高转差电机、双速双功

率电机、伺服拖动系统等。双速双功率电机能够自动切换电机绕组，在负载较重

时或者是开机启动时使用大功率绕组，在负载轻时使用小功率绕组，能够提升系

统工作效率；高转差电机具有启动力矩大、电流小的特点，能够减少抽油机系统

加速度和悬点动载荷，减轻抽油杆疲劳，避免出现杆泵断脱事故，节能效果明显；稀土永磁同步电机转子为稀土材料制成，电机工作时转子无需外加励磁电源，能

够有效避免励磁损耗，同时该型电机具有启动力矩大、过载能力强、电机工作效

率和功率因数高的特点，节能效果显著；伺服拖动系统可方便设置各项参数，能

够实现软启动、无极调速等功能，节能效果好。（3）采用变频控制系统。变频

控制系统能够实现抽油机软启动、任意改变冲程、降低无功损耗、能量回馈等功能。使用变频调速技术实现抽油机软启动，可减小启动电流，减少对电网冲击，

降低电机装机功率，提升工作时电机负载率，节省能量消耗。使用变频节能装置

来改变抽油机冲程，可使上冲程速度快，下冲程速度慢，可使抽油泵上提过程中

减少泄漏，下放过冲中提高泵的充满度，从而提高泵效。变频调速装置具有能量

回馈的功能，能够将电动机发电时产生的能量回馈到电网中，降低无功损耗，提

升系统节能效果。

2.4抽油机井上的节能改造

2.4.1双驴头型抽油机

该型抽油机的科学依据是，原有抽油机的四连杆结构表现出扭矩的变化与正

弦的规律相同，因此在改造实践中，科研人员以减少静扭矩变化程度为目标，将

游梁后臂的设计形状改变为圆弧形，再在游梁与横梁之间增加衔接部件，通过优

化传统抽油机的四连杆结构，真正实现了降低能耗的目的。

2.4.2偏轮型抽油机

为了实现节能降耗，研发人员以实现降低电动机额定功率为着力点，通过摸

索思考，发现抽油机的四连杆结构如果改造成六杆结构，将能更好地提高抽油机

的能耗平衡性能。结合游梁式抽油机的技术基础，科研人员在抽油机的后端增加

两根杆件，把抽油机后端、连杆铰接成六杆结构，这一创新降低了输出扭矩的数值，达到了节能降耗的目的。以上两种改良型抽油机弥补了原有抽油机在节能降

耗方面的缺点，提高了传统抽油机的工作效率，有效地利用了旧有资源，避免了

购买新设备所花费的大量资金，切实降低了油井开采成本，使得传统抽油机得到

更全面的开发和革新。

2.5小井眼采油技术

小井眼采油技术并没有固定的标准，一般的条件为：第一井套管外径＜

139.7mm，第二井套管外径＜152.4mm，第三井套管外径≤当地常规径。这种采油