第一篇：抽油機節能降耗技術分析論文

摘要：隨著長慶油田勘探開發時間延長，開發條件更加復雜，部分設備老化，抽油機整體運行中能耗較高的問題比較突出。因此，有必要結合抽油機的運行原理、工作特性和能耗因素分析，對節能降耗、節電運行的技術措施進行探究。

關鍵詞：機采系統；影響因素；技術措施

油田采油作業現場的機采系統能耗占到總體能耗的30%以上，是油田作業的能耗大戶，在當前原油價格持續低位運行的情況下，采油作業降本增效壓力持續加大，本文通過對抽油機現場能耗情況分析，對節能降耗工作進行了探究。

1抽油機能耗基本情況

1.1抽油機運行原理及工作特性

抽油機運行可以簡單的看作是活塞運動，也就是通過空氣、水壓入井下壓后，將井下原油抽出的設備，通過利用井下抽油管柱的往復運動，對油氣儲層中儲藏的油氣資源產生吸力，使油氣資源沿管道抽出井口。當前應用較多的是游梁式采油機，動力供應裝置為電動機，通過平衡桿及平衡端的平衡塊裝置帶動抽油桿運動，確保抽油泵的活塞式往復運動，將油氣資源采出。

1.2影響抽油機能耗的因素

抽油機運行過程即能量轉換過程，每次能量轉換都伴隨能量損失，地面供能系統提供能量扣除能量損失后剩余能量即機采系統的有效能量，后者與前者比值即機采系統運行效率。一是機采系統設備因素。機采系統運行效率主要取決于功率損失和輸入功率的比值，提升機采系統效率就需要降低損失掉的功率。從機采系統設備方面看，主要功率損失因素有：電機損失，電動機作為抽油機功能設備，主要損耗為自然損耗和不當操作損耗，前者是機械長期運行后的機械疲勞和機械磨損造成的電量消耗增加，后者是未按照正確操作順序操作造成電量增加；皮帶和減速箱傳動損失，主要是皮帶、連桿、齒輪和減速箱等設備構件在傳動中因磨損造成的損失；桿端損失，主要是軸承老化、鋼絲繩變形、抽油桿彈性變形、泵體機械損傷等造成的損失，長期磨損不僅會加大電量損耗，還會造成機械故障引發設備損壞；管柱損失，主要是水力損失。二是抽汲參數因素。抽油機的沖程（S）、沖次（N）、泵徑（D）、下泵深度（L）、抽油桿尺寸等抽汲參數對能耗影響較大，比如在相同條件下，降低沖次可降低能耗，加大泵徑也可以降低能耗。三是管理因素。管理因素主要是考慮合理確定平衡比、舉升高度等，特別是抽油機分布點多面廣的特點，需要配套建設供電線路，所以要合理考慮電路系統設計安裝。同時，在配套設備上，抽油機配套三相異步電動機的就地補償會因為配電箱接線破損、電容擊穿等，造成電容量不足，使無功功率得不到補償，降低運行效率。

2抽油機節能降耗的技術措施

2.1合理配置電動機容量

要根據采油抽油機運行需要，及時配置適宜的電動機，堅決杜絕“大馬拉小車”等問題。要積極改進電機接地方式，在輕載情況下利用Y接地，重載情況下采用△接地。在合理計算經濟性價比前提下，可進行高轉差電機、永磁電機等設備的更換安裝。抽油機驅動設備多是利用感應設備進行控制，長期運行中會因為環境因素造成操縱感應失靈而降低運行效率，所以要在相關線路上進行補償電容器安裝，確保電壓保持在正常水平。

2.2減少皮帶傳動損失

常用皮帶的傳動效率分析看，綜合考慮皮帶價格，窄型V帶傳動效率更高，要盡量更換窄型V帶，并將皮帶大小輪保持四點一線，合理確定皮帶的松緊度。

2.3應用節能型盤根

常用類型的盤根盒功率損耗情況分析看，不同材質的盤根盒，在不同潤滑條件下，能耗差異較大，綜合分析，應用石墨類的密封型材料，可以較好地實現節電目的。

2.4合理確定抽汲參數

要根據抽油機運行情況，及時調整抽汲參數，確保合理的舉升高度。一般情況下，舉升高度增加后，機采系統運行效率提升、能耗降低，但并非簡單的線性關系，在達到某一數值后就不再上升，所以，一般情況下下泵深度在1100m以內時，可將舉升高度保持在400-800m范圍內。

2.5合理配置機采系統設備

對抽油機運行而言，影響功率的一個重要因素是設備。要進行電動機電壓自動調節裝置安裝，根據電壓的正弦波動值對電動機功率因數和運行電流數進行調整，并合理確定控制晶閘管的控制深度，可以及時進行電機電壓制度，實現節能目的。要進行全自動感應檢測間歇抽油控制裝置的安裝，對抽油機運行進行實時調節，在油井地層供油充足情況下，可以加大機采系統運行效率，提升油氣采收速度；在地層中供油不充足時，要將機采系統進行待機，在檢測到地層原油積累到可供開采的情況下，再重新啟動機采系統進行采油作業，通過合理的啟閉機采系統實現節電目的。

2.6加強作業人員崗位培訓和節能教育

集采作業系統很多環節是由作業人員進行的，還不能完全實現機采系統自動化作業，所以作業人員對作業規程的熟悉和掌握程度會影響到能耗，要通過教育培訓，提升作業人員對規范操作的認識，及時采集各類作業數據，調整工作狀態，特別是無關的設備要做到隨時關停，減少電力損耗。

3結束語

綜上所述，在油田勘探開發中，機采系統是能耗的主要方面，而能耗水平高低直接影響到油田的整體能耗，通過對抽油機能耗的影響因素進行分析，為采取針對性的節能降耗措施提供了指引，有利于提升集采作業系統運行效率。

參考文獻

[1]郭登明.游梁式抽油機的節能改造[J].鉆采工藝，2002（3）.[2]蘇德勝.游梁式抽油機節能機理綜述[J].石油機械，2001（5）.

第二篇：抽油機簡介論文

抽油機

一、結構

常規游梁式抽油機主要由以下部件組成：

1、懸繩器

2、吊繩

3、驢頭

4、游梁

5、游梁支撐

6、支架總成

7、曲柄總成

8、尾軸承總成

9、橫梁總成

10、連桿裝置

11、減速器

12、底座總成

13、護欄

14、剎車裝置

一、整機

常規游梁式抽油機，動力由電動機通過皮帶傳動到減速器，然后由減速器輸出軸驅動曲柄、連桿、游梁、驢頭，帶動懸繩器做上下往復運動，實現對原油的抽汲。

整機主要由驢頭總成、懸繩器總成、游梁總成、中軸總成、支架總成、橫梁總成、連桿總成、曲柄總成、剎車總成、底座總成、電機裝置等部件組成。

二、游梁總成

游梁總成由型鋼和鋼板組焊而成，游梁前端通過驢頭連接銷將游梁連接板與驢頭連接板裝配固定，后端與尾軸承座相連接，中間與游梁支座總成中的中央軸承座相連接。安裝在支架頂面調位板上的4個調節螺栓，可以對游梁進行位置進行微調，以使驢頭懸點對準井口中心，防止由于驢頭的偏心引起抽油桿的磨損或其它損壞。

三、中軸總成

游梁支座總成由軸、軸承座、螺栓、軸承、油封、油杯等組成。中軸總成通過軸與支架支座裝配連接，并與游梁通過螺栓連接。

四、支架總成

支架總成是由前架、后撐、護欄和支座等組成，前架和后撐是由型鋼組焊并裝配而成的塔型結構。前架上裝有梯子。支架通過支架支座和游梁支座總成與游梁裝配連接，底部連接板通過螺栓與抽油機底座裝配連接。

五、橫梁、連桿總成 橫梁由型鋼、鋼板焊成的Ⅰ形截面梁，通過其軸承座裝于游梁尾部，其兩端與連桿相連。

連桿由無縫鋼管和上、下接頭組焊而成。它與連桿銷、曲柄銷構成了橫梁與曲柄的連接。

六、曲柄總成 曲柄總成由曲柄、平衡塊、鎖緊塊等零件組成，用來平衡光桿負荷對減速器產生的扭矩。兩曲柄通過鎖緊螺栓對稱固定在減速器的輸出軸上，減速器輸出軸通過楔鍵與曲柄相連接，傳遞扭矩。曲柄上有五個相同的孔，用來調整抽油機沖程，以適應不同的井況。

曲柄的上部和下部有導槽，并且曲柄上有齒條和平衡塊重心半徑刻度。如果要調整曲柄的位置，將曲柄置于垂直位置，用吊車吊住曲柄，松開固定平衡塊的螺栓，卸掉鎖緊塊（注意不能將螺栓卸掉），移動平衡塊到所需位置，安裝鎖緊塊，擰緊松開的螺栓。

七、電機總成及電動機控制柜

電機總成主要由小皮帶輪、電動機、T型螺栓、導軌、頂緊螺絲等零件組成。電動機導軌安裝在抽油機底座的導軌上，電動機相對抽油機底座可在前后左右四個方向上調整位置，用以調整皮帶的松緊。電動機與小皮帶輪連接，可以方便更換不同直徑的電動機皮帶輪，從而使抽油機得到不同的沖次。通過電機控制柜實現對電機工作狀態的控制。

八、剎車總成

剎車總成為減速器總成中的制動器提供制動力矩。

九、底座總成

底座總成主要由型鋼、鋼板組焊而成，前端安裝支架，中間臺座安裝減速器，后端安裝電機裝置、剎車裝置。底座前端上表面有游梁中心線垂直投影的標記，用于底座對油井中心線的找正和支架、游梁對底座的找正。

十、懸繩器、光桿卡子、吊繩

吊繩是鋼絲繩，掛在驢頭上部繩架體上，下部掛上懸繩器。懸繩器上光桿卡子可分別卡住不同直徑的光桿。

十一、驢頭總成

驢頭為側翻式結構，由鋼板組焊而成。游梁與驢頭采用銷軸連接，修井作業時，須將驢頭一側的兩個銷軸卸下，以便作業。

十二、減速器總成

減速器為兩級分流式人字型雙圓弧齒輪傳動，減速器由電機通過皮帶直接傳動，從而使曲柄做旋轉運動帶動連桿、橫梁、游梁、驢頭運動，使懸繩器做上下往復運動。

主動軸一端安裝大皮帶輪，另一端安裝制動器。從動軸兩端均開有兩個互成90度的鍵槽，其中一個裝楔鍵與曲柄相連，另一個為備用鍵槽。當抽油機工作相當時期后，將曲柄拆卸再與備用鍵槽裝配運轉，以使最大負荷移到磨損較小的齒上，從而延長減速器齒輪的使用壽命。

二、工作原理

工作時，電動機的傳動經變速箱、曲柄連桿機構變成驢頭的上下運動，驢頭經光桿、抽油桿帶動井下抽油泵的柱塞作上下運動，從而不斷地把井中的原油抽出井筒。

三、工作特點

游梁式抽油機具有性能可靠、結構簡單、操作維修方便等特點。技術參數符合中華人民共和國行業標準SY/T 5044《游梁式抽油機》和美國石油協會API標準，技術成熟。

主要特點:

1、整機結構合理、工作平穩、噪音小、操作維護方便;

2、游梁選用箱式或工字鋼結構，強度高、剛性好、承載能力大;

3、減速器采用人字型漸開線或雙圓弧齒形齒輪，加工精度高、承載能力強，使用壽命長;

4、驢頭可采用上翻、上掛或側轉三種形式之一;

5、剎車采用外抱式結構，配有保險裝置，操作靈活、制動迅速、安全可靠;

6、底座采用地腳螺栓連接或壓杠連接兩種方式之一。

第三篇：抽油機超越離合器節能增產技術應用與分析

抽油機超越離合器節能增產技術應用與分析

羅艷玲，吳克明，尹敬山

（大慶油田有限責任公司 第六采油廠）

摘 要：抽油機安裝超越離合器后，可使抽油機原雙向動力傳動系統變為單向動力傳動，不平衡負荷不再反拖電機發電，消除負功，提高電機和皮帶的傳動效率, 在皮帶輪輪徑不變的情況下，抽油機可以動態微量調整沖次, 降低交變載荷，提高泵效，在達到油井增產的同時，提高系統效率，達到節能目的。本文介紹了超越離合器在喇嘛甸油田現場應用的節能效果，證明該技術具有很好的推廣價值，認為這是解決抽油機節電的又一重大發展方向。關鍵詞： 抽油機井；超越離合器；節能降耗 喇嘛甸油田已進入高含水后期開發階段，機械采油井生產用電量已占油田總用電量的1/3左右。對于游梁抽油機的節電已有許多研究和應用，并已取得較明顯的節能效果。但是，挖掘抽油機節能潛力、創造更大的經濟效益，仍然是采油工程技術研究的重點工作。1 抽油機電機發電與節電

抽油機的用電普遍存在著電機平均負荷率低和抽油機拖動電機發電的現象。由于這種狀態發生時沒有明顯的不良反映和后果，因而沒有引起人們的足夠重視，以致很少有人對它進行研究和處理。但是，抽油機電機的這種異常發電狀態如果不及時控制，長期下去就可能對油田現場電網和電機造成不良影響，因此有必要首先分析研究抽油機工作中電機的發電運行機理，以便采取措施對其進行有效的控制。1.1 存在發電現象

由于抽油機負載波動很大，在抽油機的正常運轉中會出現抽油機的運轉速度大于電機對它的驅動速度的情況，這時抽油機就拖動電機發電。從現場實測的上百井次的抽油機用電功率曲線來看（圖1、2），都存在抽油機拖動電機發電的情況，最大發電功率可達40 kW。

圖1 某抽油機井實測扭矩特性曲線 圖2 某抽油機井實測電功率曲線 1.2 抽油機拖動電機發電浪費機理淺析

1.2.1從能量轉換的角度考慮，電網的電能由電機轉換為機械能，傳送給抽油機。設此時轉換效率為η1，當減速箱輸入軸的轉速大于電機對它的驅動速度時，抽油機拖動電機運轉，抽油機將一部分能量傳送給電機，由電機再將這部分能量轉換為電能饋送回電網。設此時的轉換效率為η2，整個電能--機械能--電能轉換過程的總效率η0＝η1*η2，因為總效率是2個小于1的數的乘積，所以 作者簡介：羅艷玲（1971－），助理工程師，現從事油田地質開發工作。

總效率很低，說明在整個電能--機械能--電能的轉換過程有很大一部分能量被浪費掉。1.2.2 電機電能被電網的利用，還有待于進一步研究。但是，由于電動機發的電不會完全與電網同步和存在線路損耗，可以肯定電機發的電不能完全被電網利用。

1.2.3 發電量由抽油機平衡狀態決定。由現場實測示功圖和電功率曲線對比可看出，一口井的供液情況相對好時，平衡好，發電少；供液情況差時，平衡差，發電多。在我國新頒布的電業法中明確規定，用電器的功率因數必須達到0.85以上，否則將處以120%的罰款，這對使用電業部門電力的油田來說，提高抽油機的功率因數迫在眉睫，而解決“倒發電”又是首當其沖的問題。2 抽油機超越離合器技術原理

超越離合器是一種只能單方向傳輸動力的機械機構，如自行車的飛輪。一般情況下，當曲柄的轉速大于電動機作用于曲柄的驅動速度時，電動機做負功。而安裝超越離合器后，在電動機做負功的瞬時由于棘輪的脫開可實現瞬態超越，使得原雙向動力傳動系統變為單向動力傳動，動力不能反傳回去，此時電機相當于空載運行，不平衡負荷不再反拖電機發電，消除了負功，可提高電機和皮帶的傳動效率，最終可達到增產和節能的目的。可將超越離合器安裝在減速箱大皮帶輪或電機皮帶輪上，在基本不改變抽油機原有工作制度情況下，達到節能的目的；對抽油機的改動較小，安裝便捷，重要的是對現場管理沒有任何附加的影響。

對一個有離合器的抽油裝置，離合器在負的凈轉矩期間從轉滿到離合，零轉矩施加在組合皮帶輪軸上，這種離合器允許齒輪、曲柄、連桿、游梁、驢頭以及光桿在抽油桿柱或平衡塊的重力作用下自由下落。根據負轉矩時間長短，離合器至少每沖程周期離合一次。

此次現場應用的是新型磁力復位棘輪棘爪式超越離合器--MR超越離合器，該離合器用永磁件作為離合的部件，其優異性能在抽油機應用上得到充分體現。相對于滾柱或楔塊式超越離合器，MR超越離合器的使用扭矩和工作壽命的關系曲線得到顯著改善，該離合器最高已經在抽油機上額定工作扭矩下滿載連續運行了3年。3 超越離合器現場應用與分析 3.1 超越離合器現場應用

2004年在喇嘛甸油田共安裝試驗了8口井，在減速箱皮帶輪上安裝6口，在電機皮帶輪上安裝2口，其中水驅5口井，聚驅3口井，機型全部為CYJY10-4.2-53HB。根據對其中7口井安裝前后系統效率對比測試結果，平均沖次增加了0.23 次/min，產液量平均增加了6t/d，有功耗電平均下降1.66kW，平均系統效率由30.36%提高到41.97%，提高了11.61個百分點，平均有功節電率14.58%，見到了較好的節能及增產效果。

以水驅5-2414井為例，安裝超越離合器前產液90t/d，有功17.69kW，系統效率43.94%，沖程2.92m，沖次7.75次/min，光桿懸點最大載荷53.88kN，最小載荷20.49kN。安裝超越離合器后沖程不變，沖次7.96次/ min，增加了0.21次/min；產液95t/d，增加了5t/d；有 功14.96kW，下降了2.73 kW；系統效率55.98%，提高了

12.04個百分點；光桿懸點最大載荷52.38kN，下降了1.5 kN；最小載荷24.90kN，上升了4.41kN，3 交變載荷減小。

從功率與電流曲線看，峰值功率由55.10kW下降到52.40kW，下降了2.7kW，且消除了負扭矩，對電機沒有反饋發電現象（圖3、4、5）。

圖4 L5-2414裝前功率曲線 圖5 L5-2414裝后功率曲線 3.2 超越離合器應用分析

解決“倒發電”問題的方法有很多，如超高轉差率電機、調壓控制器、變頻調速器等（見表1），這些方法只能減輕“倒發電”的程度，不能徹底消除“倒發電”現象。既經濟又能徹底杜絕“倒發電”現象。表1 節電技術對比 節電措施 優點

不足 節電率 系統效率提高百分點 無功補償

提高電機功率因數 使電機發電嚴重 10%左右 0 超高轉差率電機

提高低負荷率下的效率和 功率因數

電機仍存在發電 8%～12% 3左右

調壓節能 同上 同上 5%～10% 3左右 雙功率電機 同上 同上 10%左右 3左右 永磁電機 同上 發電更強 10%～15% 5左右

超越離合器

用機械方法避免電機被拖動發電 不提高用電期的效率與功率因 數

15%～20% 11左右 整體參數優化

提高低負荷率下的效率 不提高功率因數,電機仍存在 發電

15%～25% 14左右 電機合理匹配

提高效率和功率因數 發電更強

10%～15% 4左右 3.3 安裝井的選擇

盡管超越離合器可用于所有抽油機井，但是它的性能卻因井的不同而不同。經過試用發現，在高GOR的淺井中和平衡較差的泵井中使用效果較好。選擇安裝井的關鍵是動態載荷會損壞抽油桿柱。動態載荷Wd可以粗略地表示為： baWg Wrd ?

作用在抽油桿上部的Wt，可表示為：

WtWrWrg ab?

Wr---抽油桿的總重量，αb---下沖程加速度。

如果計算的總載荷大于抽油桿柱承受力，就有動態載荷壓壞抽油桿柱的危險。在這種情況下，參數影響αb，象n，S這樣的參數就需要調整，應該考慮在安裝超越離合器期間減小動態載荷。4 結術語

基于理論和現場測試數據分析，獲得以下認識：

（1）安裝超越離合器后，使得原雙向動力傳動系統變為單向動力傳動，不平衡負荷不再反拖電機發電，基本消除了負功，提高了電機和皮帶的傳動效率，說明抽油機拖動電機發電過程浪費電能，其節電潛力有很大空間。

（2）安裝超越離合器后，泵效明顯提高，在皮帶輪輪徑不變的情況下，沖次平均增加0.23次min-1，同時降低了交變載荷，適應抽油機井的生產需要。

（3）在達到油井增產的同時，有功百米噸液耗電反而有所降低，從而提高了系統效率，達到了節能目的。（4）抽油機調平衡能部分解決抽油機拖動電機發電期的電能浪費問題，但不能完全解決。參考文獻：

［1］金 鋒．高效抽油機節能裝置［J］．華北石油設計：1998，（4）：50-52 ［2］張繼震，等．.游梁抽油機的用電 發電與節能．《石油礦場機械》：2001年第30卷 ［3］孫正貴，等．“游梁式抽油機倒發電現象的消除與節能”．《承德石油高等專科學校學報》；2003年第5卷 ［4］Baoyun Guo，等．“用磁性離合器改善油桿泵性能”．路易斯安那大學： SPE76771 編輯：汪玉華

第四篇：游梁抽油機危險分析

游梁式抽油機的危險分析與防范措施、石油生產中的游梁式抽油機采油是靠電動機通過三角皮帶、減速箱、曲柄連桿機構，把高速旋轉運動變成驢頭低速上下往復運動，再由驢頭帶動抽油桿做上下往復直線運動，抽油桿帶動井下抽油泵活塞作上下往復運動，將油井中的液體抽至地面。游梁式抽油機在將電能轉換為上下往復直線運動拉動深井泵抽油的運行過程中，存在著漏電危險、旋轉運動碰傷危險和機械傷害危險等；在維修作業過程中存在著機械傷害危險、觸電危險、高空墜落危險、高空落物危險和皮帶擠手危險等。為減少、杜絕游梁式抽油機造成的人身傷亡事故，更好地消減巡回檢查和維修作業危險因素，筆者分析了游梁式抽油機存在的危險，有針對性地提出了防范措施。

1概述、游梁式抽油機存在著十大危險。這十大危險是：①平衡塊旋轉危險；②皮帶傳動危險；③減速箱高處作業危險；④電機漏電危險；⑤操作臺高處作業危險；⑥電機電纜漏電危險；⑦節電控制箱漏電危險；⑧剎車失靈危險；⑨毛辮子懸繩器危險；⑩攀梯危險。游梁式抽油機十大危險對應的部位如圖1所示。

2、危險分析及預防對策 2.1、平衡塊旋轉危險 2.1.1、平衡塊旋轉危險分析、油田的游梁式抽油機平衡塊旋轉區在抽油機的左右兩側，防護網或防護欄沒有加裝、安裝不完整或安裝不規范，造成了游梁式抽油機平衡塊旋轉危險區暴露在抽油機的左右兩側，旋轉的巨大平衡塊轉動能量很大，采油井場職工和外部其他人員違章或誤入平衡塊旋轉危險區間內，即可造成非死即傷的惡性事故。2.1.2、防范措施、a）加裝防護網。游梁式抽油機平衡塊旋轉危險區域加裝合格的安全防護網，使采油井場職工和外部其他人員無法進入旋轉危險區，實現設備的本質安全。、b）強化安全教育。目前還沒有條件加裝合格安全防護網的游梁式抽油機，要強化對采油井場職工和外部其他人員的教育，不要進入抽油機旋轉危險區；確因工作需要進入的，應先停下抽油機、可靠剎車后，再進入旋轉危險區工作，禁止外部的其他人員進入旋轉危險區。、c）加裝安全警示標志。在抽油機減速箱底座中部噴涂“旋轉部位，禁止靠近”的警示標志。2.2、皮帶傳動危險 2.2.1、皮帶傳動危險分析、抽油機電機動力由皮帶傳送到減速器的皮帶輪上，由于油田的游梁式抽油機大部分沒有安裝皮帶輪防護罩，在抽油機運行的狀態下，井場職工巡回檢查和外部其他人員靠近、接觸旋轉的皮帶輪或皮帶，易造成皮帶擠手或皮帶輪絞住工作服進而把人絞傷事故，女職工的長發絞入皮帶輪會造成傷亡事故等。2.2.2、防范措施、a）加裝防護罩。游梁式抽油機皮帶傳動部位加裝合格的防護罩，達到采油井場職工和外部的其他人員接觸不到皮帶傳動部位，達到本質安全。、b）強化安全教育。對皮帶傳動部位未加裝防護罩的游梁式抽油機，要強化教育，采油井場職工和外部其他人員不要接近、接觸皮帶傳動部位；確因工作需要，檢查和接觸皮帶傳動部位時，應先停下抽油機、可靠剎車后，再進入皮帶傳動部位工作，禁止外部的其他人員接近皮帶傳動部位。、c）加裝安全警示標志。在抽油機電動機皮帶輪一側設置“當心皮帶擠傷”安全警示標志。2.3、減速箱高處作業危險

2.3.1、減速箱高處作業的危險分析、站在游梁式抽油機減速箱上進行維修操作屬于高處作業，減速箱上殼的外形使操作者不易站穩，易造成操作者作業過程中墜落的摔傷事故。操作者站在游梁式抽油機減速箱上維修作業時，工具和配件易從上面墜落砸傷抽油機下面配合作業的人員。2.3.2、防范措施、a）對高處作業人員的基本要求。在游梁式抽油機減速箱上進行維修操作必須符合《中國石油化工集團公司安全生產監督管理制度》（2004）中的“高處作業安全管理規定”：凡患高血壓、心臟病、貧血病、癲癇病、精神病以及其他不適于高處作業的人員，不得從事高處作業。高處作業的人員應熟悉高處作業應知應會的知識，掌握操作技能。、b）高處操作安全要求。在游梁式抽油機減速箱上進行維修操作的人員必須系安全帶，衣著要靈便，禁止穿硬底和帶釘易滑的鞋。安全帶必須系掛在施工作業處上方的牢固構件上，不得系掛在有尖銳棱角的部位。安全帶系掛點下方應有足夠的凈空。安全帶應高掛(系)低用，不得采用低于腰部水平釣系掛方法。嚴禁用繩子捆在腰部代替安全帶。高處作業時嚴禁上下投擲工具、材料和雜物等，所用材料要堆放平穩，必要時要設安全警戒區，并設專人監護。工具應放入工具套(袋)內，有防止墜落的措施。在同一墜落平面上，一般不得進行上下交叉高處作業，如需進行交叉作業，中間應有隔離措施。在六級風以上和雷電、暴雨、大霧等惡劣氣候條件下影響施工安全時，禁止進行高處作業。在維修作業墜落平面上配合施工的人員應戴好安全帽，要特別注意高空落物，保障好自身安全。2.4、電機漏電危險 2.4.1、電機漏電危險分析、游梁式抽油機的電動機由380 V或660 V交流電驅動，電機內部絕緣損壞、絕緣能力降低和電機接線損壞等會使電機漏電產生危險。采油井場職工和外部其他人員一旦接觸，易發生電擊和電傷事故，重則造成觸電死亡。2.4.2、防范措施、a）加裝接地保護線。、b）加強安全用電教育。教育采油井場職工和外部其他人員，不要接觸抽油機井場上的電氣設備和線路；需要操作或維修電氣設備和線路的，必須由持操作證的電工進行作業，其他人員嚴禁操作。

2.5、操作臺高處作業危險 2.5.1、操作臺高處作業危險分析、抽油機操作臺是方便采油井場職工維修作業而設置的，屬于高處作業，稍有不慎就有墜落的危險。操作者站在抽油機操作臺維修作業時，工具和配件易從上面墜落砸傷抽油機下面的配合作業的人員，造成事故。2.5.2、防范措施、高處作業防范措施同2.3.2。2.6、電機電纜漏電危險 2.6.1、電機電纜漏電危險分析、由于抽油機電機電纜的老化、軋傷、碰損等都會產生漏電危險，還要警惕漏電電纜接觸地面造成跨步電壓觸電危險。2.6.2、防范措施、a）及時處理電纜漏電部位。采油井場電工，應按時對電機電纜的老化、軋傷、碰損等情況進行檢查，發現電纜漏電應及時處理。、b）加強安全用電教育。教育采油井場職工和外部其他人員，不要接觸抽油機井場上的電纜和其它電氣設備；需要操作或維修電氣設備和線路時，必須先停電，再由持操作證的電工進行作業，其他人員嚴禁操作。2.7、節電控制箱漏電危險 2.7.1、節電控制箱漏電危險分析、抽油機節電控制箱安裝在井場抽油機附近，進線電纜來自井場配電變壓器，出線電纜送往抽油機電機，是用來控制抽油機工作狀態的配電設備。由于抽油機節電控制箱內的電氣線路老化、損壞和絕緣能力降低等原因，可能造成抽油機節電控制箱外殼或操作的開關部分帶電，采油井場職工和其他人員一旦接觸，易發生電擊和電傷事故，重則造成觸電死亡。2.7.2、防范措施、a）裝設接地保護線。、b）加強安全用電教育。教育采油井場職工和其他人員，不要接觸抽油機節電控制箱和井場上的電纜和其它電氣設備；需要維修節電控制箱和和線路時，必須由持操作證的電工進行作業，其他人員嚴禁操作。采油井場職工操作節電控制箱時，應佩戴絕緣手套進行操作。、c）加裝安全警示標志。節電控制箱前門應噴涂“高壓危險”和“啟停機戴好絕緣手套” 安全警示標志；在抽油機節電控制箱門內面設置“當心電弧，側身操作” 安全警示標志。2.8、剎車失靈危險 2.8.1、剎車失靈危險分析、游梁式抽油機的剎車系統分手搖外抱式剎車和手拉外抱式剎車，主要作用是根據工作需要把抽油機固定在某一位置，然后對抽油機進行維修調整作業。如果剎車失靈，抽油機突然轉動，會給操作人員造成傷亡事故。2.8.2、防范措施、在采油井場職工巡回檢查時，應按要求對抽油機的剎車系統進行檢查，保持剎車系統性能完好。維修調整操作前，應將剎車調試合格后再進行其他操作。2.9、毛辮子懸繩器下行危險 2.9.1、毛辮子懸繩器下行危險分析、抽油機懸繩器下連光桿上接毛辮子，同光桿和毛辮子一同做上下往復運動，光桿拉動抽油桿，使活塞做上下往復運動，而將井中的液體抽至地面。采油井場職工和其他人員在井口工作或誤到井口，沒注意到抽油機懸繩器時，就會有懸繩器下行碰傷造成傷亡事故，毛辮子和光桿斷脫亦會造成傷亡事故。2.9.2、防范措施、a）強化安全教育。游梁式抽油機采油井口十分危險，教育采油井場職工和其他人員，不要隨意靠近采油井口。因工作需要對懸繩器、毛辮子和光桿進行調整時，要停下抽油機、可靠剎車后，再進行維修調整工作。、b）加裝安全警示標志。在抽油機懸繩器上設置“當心碰頭擠手”安全警示標志。2.10、攀梯危險 2.10.1、攀梯危險分析、采油井場職工攀登抽油機攀梯到操作平臺，對抽油機的游梁和軸承等部位進行檢查時，如果不停抽油機、可靠剎車，則當抽油機驢頭轉動至離攀梯較近的位置時，轉動的驢頭碰到攀梯職工，造成傷亡事故。2.10.2、防范措施、a）對高處作業的人員的基本要求，同2.3.2 a)。、b）強化安全教育。攀登抽油機攀梯到操作平臺工作十分危險，教育采油井場職工和其他人員，不要隨意攀登抽油機攀梯到操作平臺。因工作需要攀登抽油機攀梯到操作平臺時，需要停下抽油機、可靠剎車后，系好安全帶，再進行攀登上梯工作。、c）高處操作安全要求，同2.3.2 b)。、d）加裝安全警示標志。在游梁式抽油機上攀梯處設置“先停機，后攀登” 安全警示標志。在抽油機攀梯2 m高處設置“登高系好安全帶” 安全警示標志。

3、結語、a）針對游梁式抽油機在運行和維修作業過程中存在的危險，應首先采取技術防護措施，使設備達到本質安全，從根本上杜絕事故的發生。、b）對技術防護措施尚不完善的危險區域，應強化教育，采油井場工作的職工和外部的其他人員不要進入抽油機危險區域；因工作需要進入的，應先停下抽油機剎好剎車，待安全條件具備了再進入危險區域。、c）對技術防護措施尚不完善的危險區域應加裝安全警示標志，提醒采油井場工作的職工安全條件具備了再進入危險區域工作，禁止外部的其他人員進入危險區域。、d）必須清醒地認識到：要想有效地消減游梁式抽油機在運行和維修作業過程中的危險，不但要提高采油隊管理干部和職工的安全意識與認真執行操作規程的意識；更要依賴于職工在操作時嚴格認真地執行操作規程，只有這樣才能將發生事故的幾率降到最低。

第五篇：抽油機歷史現狀與發展趨勢分析

抽油機歷史現狀與發展趨勢分析

摘要: 抽油機是把地層中的石油提升到地面最重要的機械設備，發展新技術，節能降耗，挖潛增效是油田開發永恒的主題，也是抽油機技術發展的方向。文章通過抽油機分類和發展歷程分析，敘述了抽油機技術發展的特點，剖析發展面臨的問題和制約因素。通過對比抽油機制造企業的產品規范、用電節能情況，結合目前我國能源供求狀況和油田生產實際情況，指出抽油機技術將向無游梁、低功耗、通用系列化、智能化、高適應模塊化方向發展。

關鍵詞: 抽油機;歷史與現狀;節能;發展趨勢

抽油機是有桿抽油系統中最主要舉升設備。根據是否有游梁，可分為游梁式抽油機和無游梁式抽油機［1］。經過一百多年的實踐和不斷的改進創新，抽油機不管是結構形式還是在使用功能上，都產生了很大的變化。特別是近幾十年來，世界對原油的需求量不斷加大，對油田深度開采的能力有了更進一步的要求，在很大程度上加快了抽油機技術發展的速度，催生出多種類型。本文總結國內抽油機技術的發展現狀，提出發展趨勢，以期為抽油機技術的發展提供指導。

一、抽油機分類和發展主要特點

世紀50 年代，我國主要以進口前蘇聯CKH常規型游梁式抽油機為主，修配為輔。60 ～ 70 年代，在仿前蘇聯的基礎上制造出常規型游梁式抽油機。1975 年后制定并完善了國產抽油機技術標準，80 年代起實現了抽油機全部國產化，不僅滿足自給，而且部分出口［2］。據統計［3］，我國的機械采油井占油井總數的90% 以上，其中，由抽油機—抽油機桿—抽油機泵組成的三抽井占80%左右，產量占75%以上。抽油機主要制造廠有十幾家，三十多種規格，產品類型已經多樣化，主要以游梁式抽油機為主，約占抽油機總數的98% ～ 99%。我國現有6 大類共45 種新型抽油機，同時每年約有30 種新型抽油機專利，10 多種新試制抽油機，并已形成了系列，基本上滿足了陸地油田開采的需要［2］。根據抽油機結構特點，可分為游梁式抽油機和無游梁式抽油機。其中，游梁式抽油機又可分為常規型、適應型、節能型和自動型;無游梁式抽油機又可分為低矮型、滾筒型、塔架型、增程型和缸體型。根據油井深度對沖程的要求，可分為常規沖程抽油機和長沖程抽油機。在長沖程抽油機中，有增大沖程游梁式抽油機和臥式長沖程無游梁抽油機。根據驅動方式，抽油機分為普通異步電機驅動型、變壓異步電機驅動型、大轉差率電機驅動型、超過轉差率電機驅動型、天然氣發動機驅動型以及柴油機驅動型等。

近年來，抽油機發展的主要特點: 增強了可靠性、經濟性、適應性;降低工作載荷變化范圍和形式，改善了工作性能，運轉更加平穩;工作效率更高，更加節能;在減小體積和整體質量的同時，擴大了使用范圍，降低了對工作環境的要求;采用智能模塊化設計，提高了自動化與智能化程度，加強了遠程控制和自動監測能力。自問世以來，游梁式抽油機一直占有絕對統治地位。其主要特點是結構簡單、適用范圍廣、可靠耐用、制造維修成本低、技術成熟。世界各國都有自己的規范標準，得到廣泛的應用;但也存在比較明顯的缺點，體積龐大、系統效率低、能耗高。雖然經過多方面改進，游梁式抽油機在有桿抽油泵全系統的總效率在國內一般地區只有12% ～ 23%，先進地區至今也不到30%。美國的常規型抽油機系統效率較高，但也僅有46%［4］。近年來，開發了多種游梁式新機型，在某種程度上緩解了這些弱點，提高了電能利用率和載荷提升能力。但是平衡效果沒有根本改善、加速度高、載荷大，降低了有效載荷利用程度和抽油機使用壽命。因此，新型無游梁式抽油機一直具有非常誘人的發展潛力，每年都會有新機型出現。傳統的問題解決了，新的問題和不足也隨之出現，普遍可靠度不高、對工作環境的要求有一定限制、標準規格參差不齊、維修比較麻煩。另外，抽油機工作環境十分惡劣，而且是連續運轉，無人監護。由于技術不夠成熟，普遍推廣應用能力不強，大多只在局部地區試驗性應用。

二、抽油機發展面臨的主要問題

1． 中后期水淹井、稠油井增多，開采難度加大 20 世紀90 年代以來，我國東部各主要油田相繼進入中高含水開發期。為確保高效生產，對抽油機的要求呈現兩個特點: 一是急需采用長沖程抽油機，以增加油井的產液量;二是為了降低油井的單位生產成本，對抽油機的節能性提出了更高的要求。

據金融界網2009 年8 月報道，大慶油田自上世紀末，開始出現儲量和產量雙遞減的狀況，儲量替補率小于1，這標志著它已進入穩產階段的后期。1990 ～ 2003 年，平均遞減率為0.85%;2000 ～ 2003年為2.34%，但2003 年總產量仍達到4 840 × 104 t。如果按“有計劃減產”的預期，2010 年其產量將為3 000 × 104 t。2003 ～ 2010 年，平均年減產330.3 ×104 t，年遞減率7.84%。隨著油田中后期采出程度的加深，油井含水量逐漸上升，動液面不斷下降，出現水淹甚至強水淹現象。在維持穩定的產量情況下，產液量要求相應加大。水驅采油是油田中后期最常規的做法，其開采特點是要求抽油機沖程越長越好，而游梁式抽油機沖程范圍一般在0.3 ～ 10 m，應用最多的都在6 m 以下，不能較好的滿足后期開發階段產量需求;新型無游梁式抽油機發展應用又沒有很好的與油田生產實際相結合。

據統計，2003 年我國重油地質儲量46.7 ×108 t，低滲透油和重油的累計地質儲量已達全國累計石油地質儲量值的50.9%。稠油由于輕質餾分少、膠質瀝青含量高、密度大、黏度高、流動性較差、油藏壓力低、油田又儲層夾層多、非均質性強、綜合含水高、部分屬高溫強水敏地層，采出度低。若采用常規抽油機采油，懸點載荷更大，負荷加重，有效沖程降低;為防止抽油桿受壓，還需提高抽油桿的光潔度和彎曲強度，以防止抽油桿柱下部發生縱向彎曲，減少斷脫事故。為提高稠油井的采油率，可采用人工舉升法和使用長沖程低沖次的抽油機等措施。

2． 種類多，產品系列化、標準化、通用化程度偏低

石油工業發展一百多年來，抽油機種類層出不窮。檢索相關專利，顯示條目多達3 000 余條，隨機瀏覽300 條，關于新機型的專利達186 條;但是，實際被采用的專利并不多。當前應用最廣泛的新型游梁式抽油機有異相型、前置型、氣平衡型、異型、下偏杠鈴型、兩級平衡型、斜直井型等，并且均是在國際規范下由各廠自行設計和仿制。雖然發展了很多機型，但品種雜亂，同一型號的抽油機，其尺寸和結構各不相同(即使同廠的產品也各有不同)，給使用單位的生產和管理帶來不便［5］。表1 所示為十型游梁式抽油機同一型號的產品規格，其結構一致而外形尺寸略有差別，標準化程度偏低。

我國早在60 年代就開始研制無游梁抽油機，具有節能、重量輕、易實現長沖程、慣性載荷小和智能控制條件好等特點，滿足了采油工藝需要。應用最廣泛的無游梁抽油機有鏈條式、皮帶式、液壓式、滾筒式、直線電機式等。雖然各種機型都在日趨完善和提高中，但也因許多難題如結構復雜、運動件多、關鍵零部件故障率高、現場維護難，特別是軟連接傳動，導向輪不可能很大，使配用的鋼絲繩由于曲率半徑小，壽命短，在機體內部不易發現，造成事故等有待攻克［6］。一般應用在容易監護等小范圍內。其產品系列化、標準化偏低，處于不斷試驗改進階段，一些結構部件沒有徹底定型，通用化程度也受到影響。例如曾在我國一些井隊使用的氣平衡鏈條式抽油機每臺每年維修次數高達12.6 次，而且多為氣平衡系統故障，占總故障數的62%。有時斷繩后，繩被絞入機體內，輕者機體內零部件損壞，重者導致整機報廢［2］。

長沖程抽油機沖程偏短，系列標準化不全，發展緩慢。在我國，多把沖程超過4.5 m 的稱為長沖程抽油機。目前正在使用的大部分長沖程抽油機的沖程均在5 m 以下，而且種類不多，規格不全。如鏈條式長沖程抽油機，在研制無游梁抽油機時就開始研制，由于多方面原因，直到最近幾年才初步在各油田推廣應用，而沖程超過6 m 的長沖程抽油機如KCJ16 － 8 － 53Hz 抽油機和LzCJ127.2 － 73HB 抽油機，仍處在試用階段［7］。3． 耗電量大，工作效率、能量利用率低

抽油機井的耗電量約占油田總耗電量的30%～ 35%。目前，我國抽油機的保有量在10 萬臺以上，電動機裝機總容量有3 500 兆千瓦，每年耗電量逾百億千瓦時。在我國抽油機的平均運行效率為25.2%，而國外平均水平為30.1%，年節能潛力可達幾十億千瓦［8］。油田節能有三種途徑: 結構節能、技術節能和管理節能。我國技術節能的貢獻率僅為13.4%，這就意味著，按照當前技術進步的程度無法滿足實現“十一五”節能目標的要求［9］。2004 年，高臺子油田進行了215 口抽油機井的能耗測試和計算，獲得了電動機平均輸入功率、有功電量、系統效率等參數，與2002 年、2003 年相比平均系統效率分別提高了16.5% 和7.2%［10］。可以看出，在抽油機效率和節能方面，還有很大的提升空間，具有非常誘人的前景，一方面，可以節省大量能源消耗，緩解油田用電緊張狀況;另一方面，還可以提高油田生產效率，實現最大產出比，這也是適應節約持續型經濟發展的必然趨勢。就目前來看，游梁式抽油機仍處于無法取代的地位。由于其基本的換向結構決定它的運動特性，懸點載荷特性與其驅動的普通三相異步電動機工作特性不匹配，電動機多處于輕載狀態，運行效率和功率因數偏低。抽油機工作時，曲柄的角度時刻變化，當相位角大于90°時，有功電流為負，負轉矩導致電動機運行于再生發電狀態，電能回饋電網造成電力系統附加能量損失。游梁抽油機在換向過程中懸點加速度比較大，導致抽油桿彈性變形劇烈，沖程損失

較大，活塞的實際行程變小，導致抽油泵的充滿系數降低，效率偏低;結構上的不合理性，使得常規游梁式抽油機無法解決“大馬拉小車”、能耗高的缺點;游梁式抽油機效率提高和節能空間有限，加大沖程將導致減速箱扭矩和油機總質量成倍增加等缺點沒有得到根本解決。雖然無游梁式式抽油機在生產效率和能耗上有了很大的改進，但也存在可靠性不高、結構復雜、易損件多、維修不方便等問題。

三、抽油機技術發展展望

1． 加大資金投入，吸收和利用世界先進設計制造技術，爭取國家項目扶持

近年來，我國油田體制改革和油田經營狀況的改變，抽油機的主要制造企業已經從江漢石油機械廠、蘭州石油機械廠等大型企業向大慶、勝利、華北、遼河等石油管理局轉移［11］，很多新興機械廠也參與其中。由于常規抽油機結構簡單，大多均以焊接結構件組成，設計制造技術成熟，利潤空間非常有限，市場競爭激烈。為了拓展抽油機銷售市場，保持在行業內的競爭力，應當加大資金投入和研發力度，不斷吸收掌握世界先進抽油機設計制造技術，運用信息化管理技術，三維仿真、運動學、有限元分析手段，采用先進制造技術(AMT)，實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產，一些新型抽油機不斷投產試驗，并取得了不錯的成績。例如: 2009 年大慶油田研制的天平式游梁抽油機正式投入使用，該機型與普通游梁式抽油機相比可節電35% ～ 70%，節省近50%的鋼材，運行無噪音，耗材少，無減速器，減少了漏油的可能，屬環保設備。

中國是目前世界第二大原油進口國，較高的進口依存度也在一定程度上影響著我國石油裝備制造企業的發展定位，國內一些油田正處在產量維穩期，部分開采已近中后期，產量正逐年遞減，在資金投入主要偏向于采油工藝和二次、三次采油上面，對抽油機研發的重視不夠突出，未來企業要充分發揮市場效應，加大資金研發力度，爭取國家項目支持，促進石油機械裝備平衡發展，實現產研用的良性循環。

2． 研究開發適應不同特性油層的抽油機

設計開發的抽油機應該適應該油井和該地區的自然環境和生產條件，諸如氣候溫度條件、地理條件、生產維護條件、設備防護和潤滑條件;根據該地區的地層特點和油層特性，考慮流體物性條件和物理成分對懸點載荷的影響優化抽油機的結構尺寸和安裝條件。針對某些特殊地域或油田，可以設計專用型抽油機以更好的適應環境。如戈壁沙漠地區，可以適當加強抽油機防風沙，防塵能力，考慮日照強、晝夜溫差大和高溫對材料熱膨脹的影響，適當修改抽油機制造安裝工藝，以更好的應對構件之間內應力和井口摩擦等問題。

3． 加大長沖程無游梁式抽油機開發力度，在降低能耗上下功夫

長沖程抽油機的研制應用能力不足一直是我國抽油機發展的瓶頸，游梁式抽油機的局限性十分突出，多方面事實說明，長沖程、低沖次、低功耗的無游梁式抽油機是今后抽油機發展的主要方向。據報道，2009 年一種名為長環形齒條抽油機在勝利油田得到應用，該抽油機通過小齒輪帶動長環形齒條來實現由旋轉運動到直線往復運動，以實現抽油功能。其總體效率達到45%以上，節能效果比游梁式的提升25%以上，技術水平在長沖程抽油機領域中屬國 際領先。

4． 開發智能控制監護的新型抽油機

近年來，變頻技術在抽油機上得到了廣泛應用。利用變頻控制系統實時調整工作參數，提高電機功率因數，減小供電電流，還可以實現電機的軟起動，減小沖擊，并可根據油井供液能力實時調整沖次頻率，實現增產節能效果;另外，研究開發機電一體化抽油裝置，根據抽油機井特性實時控制和改變抽油狀態，實現高效智能化采油。如美國NSCO 公司智能抽油機，采用微處理器和自適應電子控制器進行控制與監測，具有功能多、抽油效率高、自動化程度 高、經濟性好、安全可靠、適應性強等優點［12 ～ 14］。5． 研發大型、高適應性的叢式井抽油機

隨著世界油氣資源的不斷開發，油層開采深度逐年加大，油田含水量的增多，大泵提液采油工藝和稠油開采等都要求采用大型抽油機。現代大型抽油機應具備有高適應性，以適應多種惡劣環境和地層油層的變化，如開發一種機型能適應不同自然氣候與地貌環境的差異、地層油層的遷移改變、沖程沖次的改變、油氣層性狀的改變、連續與間歇抽油的調整等。另外，由于現代大型抽油機的結構和控制的復雜性，體積的龐大，其工作面積也相應增大，同一抽 油機可以對多口相鄰油井同時抽油作業，采用綜合平衡方式和節能方式，達到最好的作業效果。

四、結束語

抽油機是使地底層中的石油重見天日的最重要舉升設備，發展新技術，節能降耗，挖潛增效是油田開發永恒的主題，也是抽油機技術發展的方向。在國家倡導加快發展綠色經濟、循環經濟和低碳經濟，加強技術改造和設備更新，下大力氣破解資源環境瓶頸制約難題的當今，抽油機技術發展的節能增效潛力巨大，只要加大資金投入和項目扶持，挖掘學科人才優勢，把握市場特點和方向，結合油田實際情況和抽油機技術發展特點，抽油機研制應用的經濟效 益前景將十分可觀。