摘要：
       电量约占油田总用电量的40%  ，运行效率非常低  ，平均运行效率只有25%  ，功率因数低  ，电能浪费大 。因此  ，抽油机节能潜力非常巨大  ，石油行业也是推广“电机系统节能”的重点行业 。本文介绍了采用变频调速技术  ，使抽油机的运动规律适应油井的变化工况  ，实现系统效率的提高  ，达到节能增产的目的 。

       抽油机是目前采油生产中的主要设备  ，其数量达10万台以上 。电动机装机总容量在3500万KW  ，年耗电量达百亿度以上 。抽油机用电量约占油田总用电量的40%  ，运行效率非常低  ，平均运行效率只有25%  ，功率因数低  ，电能浪费大 。因此  ，抽油机节能潜力非常巨大  ，石油行业也是推广“电机系统节能”的重点行业 。

1、国内应用较广泛的是游梁式竖井抽油机  ，它有三部分组成：

1）地面部分：由电动机、减速器和四连杆构成；
2）井下部分：抽油泵（吸入阀、泵筒、柱塞和排油阀）  ，它悬挂在套管中的下端；
3）抽油杆柱：连接地面抽油机和井下抽油泵的中间部分
2、抽油机的电机负荷是按周期变化的  ，开始起动时  ，负荷很大  ，要求启动转矩很大 。正常运行时负荷率很低  ，一般在20%左右  ，高时负荷率只有30% 。电机的负荷曲线有2个峰值  ，分别为抽油机上、下冲程的“死点” 。
       未进行平衡的条件下  ，上、下冲程的负载极度不均衡  ，在上冲程时  ，需要提起抽油杆柱和液柱  ，电机需付出很大能量 。在下冲程时  ，抽油杆柱对电机作功  ，使电机处于发电状态 。通常在抽油机的曲柄上加上平衡块  ，消除上下冲程负载不平衡度 。平衡块调节较好  ，其发电状态的时间和产生的能量就小  ，由于抽油载荷是每时每刻在变化  ，平衡配重  ，不可能随抽油负荷作完全一致的变化  ，绝大部分抽油机配重严重不平衡  ，从而造成过大的冲击电流  ，冲击电流最大可是5倍的工作电流  ，甚至达到额定电流的3倍 。调整好平衡配重  ，可降低冲击电流是正常工作电流的1.5倍 。
       负载特性：是恒速运行  ，由于配重  ，是变转矩  ，变功率负载在一个循环周期内有两次发电状态  ，起动力矩大、惯性大 。在国内油田使用的抽油机普遍存在的问题：运行时间长  ，“大马拉小车”  ，效率低  ，耗能大  ，冲程和冲次调节不方便  ，有时空抽现象 。

 

      油机变频节能改造做了大量的尝试  ，但都不太成功  ，主要问题是：
     1）抽油机在一个工作循环中  ，有两次发电状态  ，尤其当配重不平衡时  ，产生的“泵升电压”很高  ，靠加大变频器直流侧电解电容和减小制动电阻值  ，不能完全解决问题  ，并且随着油层的变化  ，“泵升电压”也在变化 。
    2）抽油机起动需要较大的起动转矩  ，如变频器参数设置不当  ，易造成过流或不能起动 。
    3）以往的变频节能改造设计方案很少考虑油井的油面、油浓度的变化等情况 。在提高产量方面  ，效果不佳 。

 

       抽油机变频改造存在的问题  ，我司提出以下解决方案：
       1）采用变频调速技术  ，使电机转速与抽油机负载匹配 。在前期井中由于刚开采  ，油量大  ，让变频器运行到65HZ  ，电机转速提高30%  ，采油率比工频提高20%  ，工效提高1.2倍 。在中、后期井中  ，油量减小  ，降低转速  ，减少冲程  ，一般频率运行至35～40HZ之间  ，电机转速下降30% 。节电率可达25%  ，而且提高了功率因数 。
       2）动态调节抽油机的冲程频次  ，随着油井由浅入深的抽取  ，油量逐渐减小  ，出现泵充满度不足  ，泵效下降  ，当油井的供油能力小于抽油泵排量时  ，就造成泵抽空和液击现象 。降低频率  ，电机转速下降  ，提高充满度  ，不仅节能而且增加原油产量 。
       3）动态调节抽油机上下行程的速度  ，适当降低下行程速度  ，提高泵内的充满度  ，适当提高上行程速度  ，可减小提升中漏失系数  ，使抽油机工作在较佳运行状态  ，有效提高单位时间内原油产量 。
       4）起动力矩大  ，运行中负荷低  ，冲击电流大
       要从根本上解决问题  ，加大电动机极对数或增大减速箱速比  ，增大输出力矩 。变频器正常运行80～90HZ 。这也有利于减少发电状态的能量  ，减少“泵升电压” 。
       5）再生能量的处理问题
增大变频器直流侧滤波电容的容量；减少制动电阻值  ，提高制动系统的耗电能力  ，或直接使用回馈制动  ，减小能量损失；发电时  ，频率增大 。
       6）防空抽  ，增产 。动态调节抽油机冲程频次和上、下行程速度 。设定电机的输出功率标准值  ，实时检测电机输出功率  ，控制电机转速  ，大于标准值  ，加速 。反之减速  ，实现闭环控制 。

 

       由于油井的类型和工况千差万别  ，井下渗油和渗水量每时每刻都在变．抽油机的负载变化是无规律的  ，故采用变频调速技术  ，使抽油机的运动规律适应油井的变化工况  ，实现系统效率的提高  ，达到节能增产的目的  。