塔架式抽油机在低渗透油田的应用

塔架式抽油机在低渗透油田的应用
摘要：常规游梁式抽油机受四连杆机构固有特性的影响，传动效率低，系统能耗高。

为了降低低渗油田抽油设备能耗，我厂开展了塔架式抽油机现场试验。

试验结果表明，塔架式抽油机节能效果显著，与普通游梁抽油机比较，功率因数和系统效率均得到较大提高，取得明显节能效果。

关键词：塔架机；节能
中图分类号：te08 文献标识码：a 文章编号：
c油田属于低孔低渗油田，主要采用游梁抽油机的人工举升方式。

由于受四连杆机构固有特性的影响，系统效率低，能耗较高。

为实现在低渗透油田节能降耗要求，提高油田开发效益，开展了塔架式抽油机现场试验。

试验结果表明，与普通游梁抽油机比较，功率因素和系统效率均得到较大提高，节能效果显著。

1塔架机的结构原理
1.1 塔架机结构
该抽油机为非四连杆机构无游梁塔架式抽油机，主要由底座、塔架、平台、导轨、平衡重、动力系统及控制柜组成。

塔架机的平台在塔架的最上端，平台上放有驱动电机、滚筒、导向轮、变频器等；塔架的高度可以根据用户对该机冲程的要求而定。

动力驱动系统:该塔架机采用的是电机驱动，所选用的电机是具有很好节能性低转速、大扭矩的永磁同步电机，其额定输出扭矩为450n.m。

控制系统:主要由变频器、数字智能控制、电磁制动。

1.2 塔架机原理
采用永磁同步电机为动力，在变频器控制下，直接驱动安装在驱动轴上的滚筒，滚筒上的钢绳一端连接悬绳器，另一端连接平衡重，悬绳器带动抽油杆做上下往复运动，进而达到抽油的目的。

1.3塔架机的特点
1.3.1 塔架机采用简单的轮绳传动，减少了能量损失
其它类型抽油机没从根本上改变四连杆传动机构，而塔架机采用简单的绳轮传动，将电能转换为直线往复运动，取消了减速器，简化了传动方式，与常规抽油机相比，减少了5%-15%的传动能量损失。

1.3.2 塔架机采用天平平衡方式，平衡调整省力方便
塔架机采用的是天平平衡方式，平衡重和井下管柱重量几乎相等，靠钢丝绳连接，平衡重在塔架内部，呈漏斗状，可人为地用增减砂子的办法调整平衡。

与游梁机曲柄平衡相比，这种平衡方式简单，调节方便，安全性高。

1.3.3 永磁同步电机的应用，提高了功率因数
塔架机的动力驱动采用永磁同步电机。

其转子励磁由永久磁铁来实现，省去了激磁直流电源，消除了激磁损耗和发热，因而其功率因数得到较大提升，最高可达到0.95～1。

与异步电动机相比，永磁同步电机降低了线路和电网的能量损耗。

1.3.4 塔架机实现了“长冲程、低冲次”抽油方式
塔架机因其本身结构特征，又可称为立式长冲程无游梁抽油机，
最大冲程取决于机身的高度。

同时通过应用变频器改变电源频率达到改变电机转速的目的，进而改变抽油机的冲次。

当频率f在0～50hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽，从而实现冲次在1-5次/min无级调整。

在低渗油田采用“长冲程、低冲次”抽油方式，可以提高泵效，降低单位产能能耗指标。

1.3.5 塔架机采用数字智能控制，降低能量消耗
塔架机参数调整可用遥控器操作，人员与电源隔离，极端条件下杜绝触电可能。

对于低产低效井，通过抽油时间进行精确控制，设定自动间歇抽油方式，可以避免空抽的发生，降低电能消耗。

在井况出现异常，如断杆、断带、断绳、卡井、过载、过冲等故障时自动停机，不仅保护了电机，还减少了电能的消耗。

2现场应用
塔架机先期试验51口井，不仅满足生产需要，更取得了较好节能效果。

在此基础上，后续推广运用了57口井。

为了满足试验井抽油机抽汲要求，选择的塔架机为6型机、，最大冲程为4米，冲次可在1-5次可调，装配电机功率为8kw的永磁电机，最大配重为3吨，井下所用的抽油泵为6.5米长的管式泵，塔高为7.3米，见表1。

表1 塔架式抽油机参数表
（1）在生产管理方面，经过四年观察，塔架机经历了大雨、大风和严寒的考验，系统均没有出现故障，生产时率达到98.8%，保
证了油井的正常生产。

此外塔架机由于活动点少，只有6个润滑点，电机、皮带、钢绳等几个点，且维修频率也低，半年加注一次润滑脂，控制柜每年开柜一次清理灰尘，春秋两季保养工作量大幅减少，降低了工人的劳动强度。

（2）在机采井筒维护方面。

应用塔架机后，由于采用“长冲程、低冲次”的抽油方式，油井的偏磨程度大为减轻，检泵率下降，井筒维护费用降低。

统计同区块、同期投产的243口对比油井，08年至2011年12月份，塔架机年均上检率为9.5%；普通抽油机上检率为25.4%，塔架机上检率下降15.9个百分点，检泵井中因杆管偏磨全部为普通抽油机。

（3）在可操作性方面，由于采用了数字智能控制技术，员工可以在距抽油机200米以内的任何地方对抽油机进行遥控启、停机操作，提高了工作效率。

冲程、冲次均可在手中的遥控器上点击实现，四年来共调冲程30井次，冲次81井次，并能对冲次实现无级调整，以保证油能在合理的生产压差下生产。

塔架机的数控系统还设置了抽油机自启功能，一旦油井大面积停机后，开始送电后，成片的塔架机可实现一个接一个地顺延启机，时间间隔可设一分钟，避免了一送电抽油机全部自起给电网带来的冲击。

3节能效果评价
为了验证其节电性能，从投产以后，采用电度表对其耗电情况进行了跟踪，从测得的对比结果看，节电效果是非常明显的。

统计表明，这些井的产液、泵深、泵径、冲次等参数大体是相同的，所以
测出的耗电指标具有可对比性。

通过计算可以得出，塔架式抽油机与普通游梁式抽油机对比，节电率可达51.9%。

为了更加准确地验证塔架机的耗电情况，2009年“中国石油大庆节能中心”来我厂对塔架机和同区块的普通抽油机进行测试，各对比3口井，测得结果见表2。

结果表明，塔架机具有非常好的节电性，经计算节电率为54.6%；同时塔架机的功率因数与普机相比也有大幅提高，塔架机是普机的3.1倍。

表2 2009年采油十厂游梁式抽油机与塔架机测试数据对比情况
另外，选取“系统效率测试仪”测得的数据。

我厂用“系统效率测试仪”测得的各种型号的抽油机的耗电情况，选取产液量在1-2吨以内的井，对比的数据计算结果见表3。

由表3可知，塔架机的节电性能是很突出的，与其它抽油机相比，平均节电率为51.1%，与普通游梁机相比，节电率为57.9%，具有很好的节能效果。

表3塔架式抽油机与其它抽油机耗电情况对比表
4经济效益分析
与普通游梁抽油机相比，按照节电率54.6%计算，平均单井每天可节电51.6度，如果按电价每度按0.572元计算，单井可年节电费1.08万元，108口塔架机年可节约电费116.6万元。

5结论及认识
（1）塔架机环境适应性强、故障率低，井筒维护成本低，满足
低渗油田生产需要。

（2）塔架机采用“长冲程、低冲次”适合低渗油举升需要。

（3）与常规抽油机相比，塔架机综合节电率达50%以上，具有很好的节电性能。

参考文献：
[1]马强.塔架式长冲程抽油机原理及应用[j].石油矿场机械，2008.。