摘要：本文著重闡述了游粱式抽油機系統效率低、耗能大的原因，介紹了采用變頻回饋技術對抽油機改造的應用和產生的效果。
　　關鍵詞：變頻技術、節能、抽油機、效率
　　1． 前言
　　我國的油田大多是中、晚期的油田，油井多為低滲透的低能、低產油井，絕大部分油井都是注水開采和使用抽油機提升油井產出液。在采油成本中，抽油機電費占30％左右，為采油生產電耗的第二位，僅次于注水。由于歷史原因我國的抽油機大多為游粱式，大部分抽油機由工頻電機拖動，在功率配備上就高不就低，存在著“大馬拉小車”的現象，造成電機效率較低，無功損耗相對較高。另外，由于部分油井產能低，存在一定的干抽現象等等。這些現象造成抽油機綜合運行效率特別低，有些油井機采效率僅為1O%，在國內一般地區平均只有12%～23%，先進地區至今也不到30%。
　　隨著全球能源緊張，油價、電價飛漲，在“能源開發和節約并重”的方針指導下，“增收節支”成為石化行業的熱門話題。在工業科技迅猛發展的今天，除了通過加強管理等手段以外，我們還應通過現代先進技術對能源浪費設備進行節能改造，實現“增收節支”的目的。
　　2． 游粱式抽油機能耗高的原因
　　2.1游梁式抽油機的懸點載荷為周期性變載荷，而驅動抽油機的普通三相異步電動機輸出的轉速和扭矩基本上恒定不變，為滿足峰值扭矩的要求，抽油機不得不配用較大功率的電動機，這就造成了運行過程中大多數情況下電動機處于輕載狀態，運行效率和功率因數都很低，尤其是在無功狀態時的功率因數非常低。
　　2.2游梁抽油機在運行過程中，當相位角在大于90°的情況下，有功電流為負，電動機處于發電狀態，在電動和發電的轉換過程中電動機正好處在效率最低段整個過程中能量轉換的效率特別低。
　　2.3游梁抽油機在換向過程中懸點加速度比較大。在整個機、桿、泵系統中，通常抽油桿達到1OOOm以上，這樣長的抽油桿在運行過程中彈性變形已經很明顯，在換向加速度大時抽油桿變形更大，這種變形使光桿與泵中活塞的運動規律產生很大的差異。在大多數情況下抽油桿的彈性變形減少了活塞的實際行程，降低了抽油泵的充滿系數，導致干抽現象的發生，造成噸油耗能增加。
　　以上這些原因造成抽油機能耗過大，油井開采的電費消耗居高不下。因此，對現今使用的常規游梁式抽油機進行技術改造已成為迫切任務。
　　3． 改造設想
　　目前用于油田的在役抽油機仍以常規游梁式抽油機為主，如何進一步發揮游梁機的作用，挖掘其節能潛力，而且要投入少，效益高，特別是能夠在不影響生產的前提下，對在役抽油機實現節能改造，成為油田亟待解決的實際問題。
　　我們針對抽油機能耗高的幾個主要原因，考慮采用變頻回饋一體節能裝置來改進抽油機的運行狀態達到降低噸油耗能的目的。
　　油田傳統上是靠調節傳動輪的方式來調整沖次模式，而采用變頻控制系統改造后，調節沖次時只需調節電動機轉速，就可收到較好的效果。在前期井中，調高電動機轉速，可達到60HZ，使抽油量增大，提高產量；在中后期井中。油井的供液能力小于抽油泵的排量，就可能造成泵抽空和液擊。防止液擊的有效方法之一就是減慢泵速以提高泵充滿度。通過變頻調速技術降低電機轉速減少抽取頻次，可提高泵的充滿度，大大提高系統效率。
　　采用變頻技術，除了可以改變抽油機的沖程頻次之外，還可以根據實際需要可把轉速控制細化為上行程轉速控制和下行程轉速控制，使抽油機工作在最佳運行狀態。在下行程時，適當降低下行程的速度，可以減小抽油桿的彎曲度，從而降低偏磨程度。提高原油在泵內的充滿度；在上行程時，適當提高上行程的速度，則可減少在提升中的漏失系數，有效的提高單位時間內原油產量。另外，我們可根據井況實際負載的大小，調整電動機端電壓頻率，精確的匹配供給電機功率。當抽油機下行時，供給的功率相應較小；當抽油機上行時，供給的功率相應較大；使之盡量與所需實際功率相匹配，也就減少了多余的厲磁電流，進而減少電動機的銅損和鐵損．避免了由于輕載引起的電機效率下降問題．使電動機始終運行在最佳狀態，提高電機效率，從而有效的節約電能。
　　梁式抽油機的運行狀況并非是恒轉速狀態，其運行狀態是：上；中程時，電動機是處在耗能狀態，下沖程時，電動機則處于發電狀態，在使用變頻器時，為使變頻器能夠持續運行，就必須將電動機發出來的電能釋放掉。第一種方式是外加制動單元和制動電阻，把電能消耗在電阻上；第二種方式是采用回饋制動方式，將電能回饋到原電網。在油田抽油機上選用第二種回饋制動方式，是實現節能最大化的方式，也是首選方式。
　　利用變頻器加智能控制，可以提高采油系統的效率、降低噸油成本、提高產量，使抽油機的工作參數更適合地下工況，調整更方便容易，有效解決起動沖擊大，運行耗電多，大馬拉小車、效率低下等諸多問題。
　　4． 變頻回饋一體節能裝置在抽油機上的應用
　　吐哈油田溫米采油廠093井是2003年投產的，改造前泵效僅為38.67%，功率因數為0.357,系統效率32.99%，經論證后對該井進行了應用改造。改造后，該井的能耗有明顯下降，泵效顯著提高，生產管理也較過去便利，具體體現在以下幾個方面：
　　1)沖次任意調節：根據產液量的變化可任意無級調節抽油機的沖次，不用更換皮帶輪、不需停產調節速度，提高了生產效率。解決了因調速造成的停產及用更換皮帶輪的方法沖次調節范圍窄的問題。
　　2)實現了分段轉速控制：通過變頻對抽油機轉速的調節，根據抽油機的特殊工況，把轉速控制細劃分上沖程轉速控制和下沖程轉速控制，減少漏失，提高泵充滿程
　　度，提高泵效。
　　3)提高了油井的產量和泵效：根據油井的實際供液能力，動態調整抽取速度，使油井的供排協調，減少泵的空行程，提高泵效。該試驗井經改造后，泵效為52.03%,
　　提高了13.3%，日產液提高0.4噸。
　　4)提高了電網和電機的功率因數：使用變頻器后，電動機功率因數提高0.789，系統效率提高到48.57%,接近了國外先進油田的標準。

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