抽油机的优化与节能措施研究

漫富民，张文，马刚

摘要：抽油机在油田生产中的重要性不言而喻。它是油田生产的关键设备之一，可以有效地抽取地下的石油资源。抽油机的高效性、可靠性和智能化对于油田生产的提高起到了重要作用。因此，在油田开发和生产中，必须重视抽油机的作用，采用高效、可靠、智能化的抽油机设备，以确保油田生产的顺利进行。

关键词：抽油机；优化；节能；措施；

前言

游梁式抽油机的制造和使用已经有100多年的历史，由于其结构简单、操作维修方便等优点，一直处于机械采油设备的主导地位，特别是在油田开采后期和低渗透的油田，其优点更加明显。但是对于老油田，运行超过20年的游梁式抽油机所占的比例很大，有50％之多。设备长期运行后，老化问题越加严重，故障经常发生，能耗损失严重，因此有必要进行总结和分析，为现场油田抽油机的优化管理与节能提供有效指导。

1抽油机优化节能的重要意义

（1）能源消耗与环境保护：抽油机在运行过程中需要消耗大量的能源，如电力或燃料。优化抽油机的设计和操作可以降低能源的消耗，从而减少对环境的负面影响。目前，全球关注环境保护的意识不断增强，减少能源消耗已成为各行各业的共同责任。通过优化抽油机的结构、增加能源利用效率和采用先进的控制策略，可以降低油田生产过程中的温室气体排放量，减少对环境的污染。

（2）经济效益：抽油机的优化与节能还可以带来显著的经济效益。能源成本通常占据油田生产的重要部分，节约能源就等于降低生产成本。通过降低抽油机的能源消耗，可以减少运营成本，并提高企业的盈利能力。此外，节约能源还可以延长抽油机的使用寿命，减少设备的损耗和维护成本，进一步增加经济效益。

（3）提高生产效率：抽油机的优化与节能还可以提高油田生产的效率。通过改进抽油机的设计和操作，可以提高原油的采集率和生产速率，实现更高产量的同时减少能源消耗。这对于提高油田的整体经济效益、增加企业收入具有重要意义。此外，优化抽油机还可以减少停机时间和故障率，提高生产连续性，进一步提升生产效率。

（4）推动技术创新：抽油机的优化与节能需要借助新材料、新工艺和新技术的不断发展。推动抽油机的优化研究可以催生新的科研成果和技术创新，为油田开采提供更加可持续的解决方案。例如，采用新型材料可以降低摩擦损失和磨损，提高机器的效率和寿命；应用先进的控制策略可以实现精确的能源调节和最优化的运行模式。这些创新不仅可以在油田领域产生广泛的应用，还会对相关工业和能源领域的发展起到推动作用。

（5）可持续发展：优化抽油机与节能也是实现能源可持续发展的重要举措。全球能源供需形势日益紧张，优化抽油机的能源利用效率可以减少对有限资源的依赖，推动绿色能源的发展。此外，通过降低能源消耗，还可以延长油田的开发周期，减缓资源枯竭的速度。这对于保护自然环境、实现能源可持续发展具有重要的战略意义。

2抽油机运行存在的主要问题

2.1抽油机系统效率低

有杆抽油系统由电动机、地面传动设备和地下抽油设备组成，各部分的效率与系统效率密切相关。任何部件的效率的任何降低都将导致系统效率的降低。因此，如何提高抽油机系统的整体效率，建设一个节能降耗的百年油田，是一项需要解决的复杂系统工程。

2.2抽油机能耗高

游梁式抽油机是油田目前最主要的用电设备。即使在相同的工况下，不同型号游梁式抽油机的地下能耗也会同时发生变化。根据多年的工作和研究，抽油机能耗高的主要原因是：

（1）游梁式抽油机的负载特性与其匹配的三相异步电动机的转矩特性不同步。当电动机变成发电机时，经常会出现二次能量转换的现象，大大降低了电动机的工作效率。

（2）目前，一些传统的抽油机具有较高的转矩系数，这导致了较大的负载波动系数和能耗的增加。

3抽油机的优化与节能措施

抽油机的优化是为了提高采油效率、降低能源消耗、延长设备寿命和提高生产效益。

3.1抽油机选型优化

根据油井特性和产量要求，选择适当的抽油机类型和规格。根据井口和井筒直径、地层油气性质、井深等参数，结合生产能力和效率要求，选择离心泵或螺杆泵等合适的抽油机类型。优化抽油机的内部结构和零件材料，提高液体流动效率和泵的耐磨性。采用先进的计算流体力学仿真技术，设计出更加精确和高效的叶轮、泵壳等部件，减少能量损失和压力损失。：改进密封结构，减少泄漏和损耗，提高抽油机的密封性能和可靠性。优化轴承结构：采用高强度和耐磨损的轴承材料，减少轴承的摩擦和磨损，提高抽油机的寿命和运行稳定性。

3.2调整抽油机运行参数优化

优化抽油机的转速和固定频率，以在满足产量需求的同时降低能源消耗。通过系统建模和动态调整，实现最佳运行条件的控制，以保持抽油机在高效工作范围内运行。合理调整油井开采参数，如减小抽油机的插入深度、控制气液比等，以减少产生的涡流和阻力，提高抽油效率。

3.3采用新技术与材料

引入智能控制技术，利用传感器、数据采集与处理技术，实时监测抽油机状态和工作条件，智能优化运行参数，提高工作效率和可靠性。使用耐磨材料和涂层，降低抽油机在高速运行中的磨损和摩擦损失。例如使用陶瓷材料、硬质合金等耐磨材料制作叶轮、泵壳等关键部件，或者采用表面涂覆技术，增加部件的硬度和抗磨性。

3.4运行和维护优化

定期进行抽油机设备的维护和检修，确保设备正常工作，减少故障和停机时间。根据实际情况，建立完善的保养计划，包括润滑、紧固件检查、密封件更换等。优化抽油机的工况监控系统，及时监测设备状态和运行参数，预测并避免可能导致故障的因素。通过实施远程监控和数据分析，实现故障诊断、预警和远程优化。

3.5提高抽油机的能源效率

引入变频技术，根据实际需求调整抽油机的运行速度和功率，减少不必要的能量浪费。

应用能量回收技术，将抽油机过程中产生的余热或废热转化为有用的能源，提高能源利用效率。

3.6抽油机与油井的配套优化

合理设计和优化油井生产系统，包括井筒管柱、阀门和连接件等，减小系统阻力，提高液体的输送效率。综合考虑地层特性、油井储量和产量需求等因素，合理选择抽油机和油井的匹配关系，确保两者间的协同作用达到最佳效果。

3.7智能化优化：

优化控制系统：引入智能控制技术，实现抽油机的自动化控制和远程监控，提高抽油机的稳定性和可靠性。优化故障诊断：利用先进的故障诊断技术，实时监测抽油机的工作状态，及时发现和排除故障，提高抽油机的可用性和维修效率。优化数据分析：利用大数据和人工智能技术，对抽油机的运行数据进行分析和优化，提高抽油机的工作效率和性能。

3.8持续改进与创新

加强抽油机技术研发与创新，推动新型抽油机的开发和应用，在结构设计、材料选择、控制技术等方面进行持续改进，提高其性能和效率。积极应用人工智能、大数据分析等技术手段，对抽油机运行和维护过程进行优化，实现智能化管理和决策，持续提升抽油机的工作效率和可靠性。

4结束语

抽油机的优化与节能对于油田生产具有重要的意义。它可以降低能源消耗和环境污染、提高经济效益和生产效率、推动技术创新以及实现能源可持续发展。抽油机的运行节能需要综合考虑抽油机本身的参数调整、设备选择、维护管理、智能化控制等多个方面。通过采取上述措施，可以有效降低抽油机的能耗，提高能效和生产效率。因此，加大对抽油机优化与节能的研究和应用，对于提高油田生产的可持续性和竞争力具有重要的促进作用。

参考文献

[1]平志波.机械采油系统节能降耗技术措施及应用效果分析[J].化学工程与装备,2017(7):66-67.

[2]马刚,于会东,张恒芝,等.探讨抽油机采油系统节能技术[J].石化技术,2016,23(8):115.