封闭直线式长冲程节能抽油机技术.pdf

　　在世界石油工业中，有杆泵采油是使用最广泛的采油方式之一，也是迄今在采油工业中占主导地位的方式。我国约有20多万口油井使用有杆采油系统，约占采油井总数的90%左右。目前在国内外使用最普遍的采油设备是常规游梁式抽油机（俗称磕头机），这种抽油机以其结构简单、制造容易等特点，在采油机械中占有举足轻重的地位，也是采油行业中使用最多的采油设备。

　　随着国家对节能减排工作的不断强化，石油人在常规游梁式抽油机节能工作方面做足了功夫，使得我国石油开采行业单位产量的能耗也在不断下降。但囿于常规游梁式抽油机结构的特点，曲柄净扭矩脉动大等特点无法根本改变，造成其平衡效果差、存在负扭矩、载荷率低、工作效率低以及能耗仍然偏高等问题。

　　一方面，游梁式抽油机起动转矩较大，通常情况下，电动机起动电流为6-8倍额定电流，起动转矩约为额定转矩的1.5倍，因此不得不选用额定功率比较大的电动机以满足启动要求，而抽油机正常工作时所需要的功率并不大，从而导致了“大马拉小车”的现象；另一方面，由于游梁式抽油机的负载是周期性变化的冲击载荷，在一个工作周期里，抽油机上冲程和下冲程的变化不平衡，且差别较大。虽然采用在游梁式抽油机上增加平衡重的方式可以部分减小工作电机的容量、提高效率，达到节能的目的，但平衡重的机械调整受到现场条件的限制，导致这种采用平衡重方式的节能效果难以发挥。由于抽油机不能达到较佳的平衡，电动机在实际工作中处于电动和再生发电两种不同的工作状态。抽油机在上冲程时段，电动机处于正常工作的电动状态，而在下冲程时段，电动机处于负扭矩，实际运行于再生发电状态，而这一部分电能并不能完全被电网吸收，既造成能量损失又干扰电网正常供电，且负扭矩的存在加速了抽油机曲柄销的破坏，使减速器的齿轮受到反向载荷，从而降低了抽油机的使用寿命。

　　随着世界石油工业的不断发展以及全球对能源需求量的不断扩大，如何更好地开采更深地层中的石油越来越引起人们的关注，解决这一问题的关键就在于增加抽油机的冲程。油田深入的开发，采油井的深度在不断的增加，油藏的结构也在不断变化，稠油井、高凝井、低渗透等形式的油井在逐渐增加，然而游梁式抽油机已经不能满足日益发展的需要，使长冲程抽油机向大排量、低冲次的方向发展。

　　通过不断探索和研发，辽阳市天明机械制造有限公司突破传统技术路线，研制出立式塔架式封闭直线式长冲程节能系列抽油机，采用多项专利技术，从根本上改变了传统游梁式抽油机的传动机构，使生产效率大幅提高。经过多年的实际运行对比监测，节能效果显著。在2016年，该项技术和设备经过国家的严格评审，正式列入国家发展改革委的《国家重点节能低碳技术目录》（2016年节能部分）。

　　2017年1月，中国石油天然气集团公司节能技术监测评价中心，对辽河油田高升采油厂G33063油井使用并运行多年的封闭直线式长冲程节能抽油机进行了实地对比测试。监测数据表明，同样的油井使用常规抽油机与封闭直线式长冲程节能系列抽油机对比，电机额定功率由45kW降为22kW，上行程最大电流由31A降到16A，下行程最大电流由25A降为14A，对比测试证实封闭直线式长冲程节能抽油机实现节能率高达29.56%。

　　对比常规游梁式抽油机，采用上述技术的封闭直线式长冲程节能抽油机具有诸多优势：一是机械结构的根本性改变，该抽油机顶部装有天轮，天轮一侧连接抽油杆，另一侧连接填充配重块（1.5公斤/块）的配重箱，使天轮两侧平衡度较高且不需使用吊车调节，经过调节后平衡率最高可达到90%以上，从根本上解决了传统游梁式抽油机平衡不好、大马拉小车的问题。经实测，载荷在大部分时间恒定，其波峰和波谷的载荷变化波动范围很小，使电动机得以有效运行，上下行程电流波动小，节能效果显著。二是采用半径不同的主循环链轮和从循环链轮，形成一个扇形结构，不仅降低了抽油杆柱的相对变形值，也减少了抽油泵柱塞的冲程损失，提高了抽油泵的充满度系数和排量系数，进而提高泵效，增加了产量。同样冲程情况下，较传统游梁式抽油机，提高液量30%左右。三是封闭式抽油机可靠性高，经过不同采油厂几年来的实际使用，实现了常年连续生产，未因设备自身故障影响生产。

　　封闭直线式长冲程节能系列抽油机在设计之初，就充分考虑油田生产的实际情况，采用全封闭结构，有效抵抗雨水风沙侵蚀，更适应野外恶劣的作业环境；实现了长冲程、低冲次，降低了抽油杆柱的疲劳和磨损，延长了抽油杆柱的使用寿命，减少了作业费用；采用高效变速箱，传动效率高，实现更大扭矩输出；采用了特殊设计的天轮的钢丝绳轨道和钢丝绳，大幅增加了钢丝绳的使用寿命；封闭箱内采用双循环链条传动，与其他类似塔架式抽油机相比较运行更加受力均衡、平稳、传动效率高、部件使用寿命长；洗井作业时，上天轮可以位移，大修井时，主体可以后移，不用吊车，大大节省检修费用和时间；制动系统设有手动制动、自动制动等多重制动系统，失载时能够自动制动，最大程度保护机械设备；采用智能控制系统，可以实施监测电机负荷、缺相、接地、短路等参数，并可以通过通讯网络实现远程控制，故障报警等功能。产品投入实际使用后，经时间检验证明不仅节能，而且运行维护方便、性能可靠，性价比显著。

　　公司链接

　　辽阳市天明机械制造有限公司是一家从事研究和生产传动机械的专业公司，前身是鞍山市传动机械研究所。改制后组建了辽阳市天明机械制造有限公司。公司现有高效节能抽油机、滚珠蜗轮蜗杆、无链条省力自行车、对开链节、C边减速机等多项国内外领先的技术专利。

　　公司以生产高效节能抽油机为主导产品，在辽河、大庆等油田都有公司研制的第一代、第二代产品在为中国的石油业服务。公司不仅拥有一批一流的企业管理人才，还聚集一批为企业技术发展创新的优秀技术专家，除主体厂以外还有多个专业协作配套厂。天明机械在董事长刘世勇的带领下，开拓市场、勇于创新，取得了优异的成绩，与多个油田建立起来良好的业务关系，获得了客户的信任。