抽油机采油系统智能化节能控制技术应用研究
抽油机是目前我国油田开采的主要方式，具有结构简单、耐久性好等优点，得到很大程度的应用。

由于其效率低和能耗高，严重影响着油田企业的经济效益。

开展抽油机采油系统节能控制研究对于提升油田企业经济效益具有重要的影响意义。

标签：抽油机；采油系统节能；智能优化
1 引言
目前，我国油田的开采以机械采油方式为主，机械采油又分为三种类型：抽油机采油、螺杆泵采油和电泵采油。

三种机械采油应用中，抽油机采油应用最为广泛，是重要的采油装备。

抽油机应用中，传统游梁式抽油机使用量最大，其开采油量约占机械采油总量的80%-90%左右，这种抽油机具有结构簡单、便于加工、耐久性好等优点，但一般能耗比较高，采油效率比较低。

据统计，抽油机的能耗成本约占整个采油成本的40%，可见其量之大。

因此，对于抽油机采油进行节能控制研究对于采油成本的控制，提升采油经济性具有重要作用。

2 抽油机采油系统智能化节能控制技术研究的意义
我国油田开采中，绝大情况下都是使用传统的游梁式抽油机进行采油，这种抽油机耗能在整个采油耗能中占比较大。

其耗电量约占整个油田耗电量的30-40%，为油田开采的第二耗能装置，仅次于注水操作。

因此，开展节能控制对提升经济效益具有决定性意义。

由于传统的抽油机效率低、耗能大等缺点，新型的抽油机不断研究和出现，如国产数控抽油机、链条式抽油机、液压抽油机等等，虽然这些新型的抽油机耗能相对较低，但制造成本和维护成本相对较高，并且其耐久性没有传统游梁式抽油机好，因此其应用受到限制。

因此，研究低成本的新型抽油机和降低现有抽油机的耗能、节能等工作对于提升油田企业的经济效益具有重要意义，同时更加有利于推动国家节能减排要求的实施。

3 抽油机能耗大的原因及解决方案
3.1 抽油机能耗大的原因
①由于曲柄配重形成了几何偏心，导致其惯性力比较大，因此其运行或者运动的起始阶段需要配备大容量的电机来完成，而在真正的运行过程中，又会导致大马拉小车的局面，使得无功损耗增加。

②由于不同的曲柄角度的平衡效果是不一样的，平衡效果越差，其能耗越高。

在其转动过程中，平衡效果较差。

③抽油杆下落时所释放的机械能除了转化为平衡重的位能，还有部分能量通过电机的再生发电转化为电能，而产生的电能也不能完全的并入电网，导致能量的损失，造
成其能耗大。

④负转矩的存在又加速了曲柄销的破坏，使减速器的齿轮经常受反向负荷，降低了抽油机的使用寿命。

3.2 解决方案
抽油机系统由几个重要的部分构成，其中包括电机及控制系统、连杆系统、传动元件、悬点载荷平衡装置。

根据其结构可以从以下几个方面进行节能控制。

①减少传动机构，从而减少运动件之间的摩擦，降低所需的能量。

②改变其自身的结构，减小运动启动时的耗能，从而改善大马拉小车的尴尬状态。

③安装节能控制装置。

④努力开发新型的抽油机。

4 抽油机节能控制技术的应用
4.1 改进抽油机的结构
可以对传统抽油机的四杆机构和平衡方式进行改进，改变抽油机的曲柄轴的净扭矩曲线，减小负扭矩。

使得扭矩波动趋于平缓。

改变其平衡方式，使得其在运动中的平衡效果增加，减小耗能。

通过不断的科技发展，对传统的抽油机结构进行了不断的探索和研究，已经形成了新一代的节能抽油机，例如异相曲柄平衡抽油机、双驴头抽油机、直线电机式抽油机。

这些新型的抽油机都是在传统游梁式抽油机的基础之上进行改进的，这样既可以保持其原有的优点，还能对节能和效率提升进行优化。

在这些新型抽油机中，渐开线抽油机应用效果最佳，其净扭矩曲线变化比较平缓，消除了负扭矩。

降低了减速箱额定扭矩，减少了装机功能，是新型抽油机的研发的主要方向。

4.2 电机定子绕组调压控制技术
由于传统的抽油机的特殊结构，导致其在运动起始阶段所需的能量较大。

因此，传统的游梁式抽油机配载了高功率的电机。

根据实际运行效果分析，只有抽油机在启动阶段才会满负荷运转，在正常运行过程中，其功率只有满负荷的1/3。

造成功率的浪费。

因此采用继电接触器对于抽油机进行电机定子绕组调压，在运行过程中，降低电机的电压，从而达到节能的目的。

在启动阶段，电子绕组可以接成三角形，当启动后正常工作时，定子绕组就会改变接法，改为星接法。

从而实现根据具体的功率需求来调节电压的目标，减小能耗。

4.3 节能控制措施的应用
根据基本原理，节能控制装置可为两类，一种是变频控制装置，另一种是电能跟踪回馈装置。

变频控制装置是根据实际的需求改变电源的频率，从而改变电机的输出功率，实现电机的软启动，降低能耗。

但该方法频率降低时，冲次变小，影响采油量。

电能跟踪回馈装置利用集成控制模块动态的根据负载变化来调节输入电机的电压和电流，电流始终保持在适合抽油机工作的状态上，保证电动机的输出功率与负荷需求精确匹配，在不影响采油产能的情况下，适当的减缓电机的输出频率，降低能耗。

5 结语
抽油机作为油田采油的重要设备，对于整个油田的经济效益影响重大。

随着经济发展不断实现高效性和低能耗的技术，对抽油机进行节能优化控制研究具有明显的现实意义。

参考文献：
[1]刘慧芳.基于PLC的抽油机变频节能控制系统的研究[D].西南石油大学，2011.。