隨著經濟的快速發展以及城市化進程的推進，我國石油需求不斷攀升。然而，當前我國油田普遍存在低產、低滲的情況，這使得抽油機成為油田抽油開採的主要設備。據相關數據顯示，抽油機開採方式的能耗超過油田總用電量的三分之一，高能耗不僅導致採油生產成本居高不下，還嚴重製約了油田開採效率。在國家提出能源改革和碳達峰、碳中和目標的大背景下，油田企業急需對抽油機的技術和性能進行改進，以實現節能減排，提升採油效益。

  一、抽油機能耗因素剖析

  (一)機械效率與工作負載的影響

  抽油機的機械效率對能源利用效率起著決定性作用，其定義為輸入機械能與輸出有用能量的比率。確保抽油機在設計和操作過程中最大化提高機械效率，是降低能耗的關鍵。同時，工作負載的合理匹配也至關重要。在實際工作中，抽油機常因設備安裝不平衡，如基礎不牢固、安裝位置偏差，或零部件製造質量欠佳導致磨損失衡等問題，致使負載不平衡。當抽油機處於平衡狀態運行時，電動機在上、下衝程過程中做功相等;若負載不平衡，抽油機則會在高負載和低負載之間頻繁切換，進而造成能源的大量浪費。

  (二)設計參數及維護保養的關聯

  《2025-2030年全球及中國抽油機行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，抽油機的設計參數，如轉速、衝程、泵徑等，與能耗緊密相連。轉速是指抽油機每分鐘轉動的次數，高轉速雖能在一定程度上加速抽油杆和液體的運動，提高泵的效率，但轉速過高會引發機械磨損和振動，反而降低泵的效率並增加能耗，因此需在泵效率和能耗之間找到平衡點。衝程是抽油杆上下運動的距離，增加衝程可提高泵的排量從而增加產量，但大衝程需要更大動力，意味著更高能耗，且過大衝程可能導致抽油杆和液體運動不協調，進一步加劇能耗。泵徑大小決定泵的容量，增大泵徑可增加泵的排量，然而大泵徑需要更大動力驅動，同時可能導致流速降低，使液體在泵內流動更為複雜，增加摩擦和阻力，最終導致能耗上升。

  此外，定期維護保養對抽油機能耗的降低不可或缺。設備的磨損與老化會直接影響能耗，通過有效的維護保養，可減緩設備磨損和老化進程，進而降低能耗。維護保養還能提升設備運行效率、預防故障，減少非計劃停機時間，實現節能降耗的目標。

  (三)環境因素帶來的作用

  環境因素對抽油機能耗的影響不容小覷，主要體現在溫度、濕度、氣壓、污染物等方面。在低溫環境下，潤滑油粘度增加，摩擦力和阻力增大，抽油機需要消耗更多能量來維持運轉。而在高溫環境中，潤滑油變薄，潤滑效果降低，同樣會增加能耗。在低氣壓環境下，空氣稀薄使潤滑油中氣體濃度增加，可能影響抽油機的正常運行和潤滑效果，進而對能耗產生影響。所以，考慮設備的運行環境，保持其良好的運行狀態，對於降低抽油機能耗至關重要。

  二、抽油機節能控制技術解析

  (一)節能電機技術的優勢

  非調參型節能電機技術是一種創新的電機節能技術，它通過優化電機設計和製造工藝，在常規運行條件下即可實現高效節能，無需進行額外的運行參數調整。在油田抽油機應用中，該技術效果顯著。通過優化電機內部磁場分布和材料選擇，可減少電機的鐵損和銅損，提高電機效率，從而有效降低能耗，提高採油效率，降低生產成本。與傳統調參型節能技術相比，非調參型節能電機技術能使電機在常規運行條件下保持穩定性能，減少故障率和維護成本，提高抽油機的可靠性和穩定性。

  (二)調壓節能技術的應用

  調壓節能技術在我國石油規模生產不斷擴大的形勢下，發揮著日益關鍵的作用。該技術包含控制調壓節能技術和多技術融合調壓節能技術，可根據抽油機的具體需求進行選擇。以控制調壓節能技術為例，其基於抽油機電機模型、設備運行參數和實際工況，利用機械或電子開關等設備調整抽油機電源電壓幅值，達到降低電能損耗的目的。該技術適用於多種工況條件，可廣泛應用於不同型號的抽油機設備，能將能源利用率提高 10% 左右。

  (三)變頻技術的功效

  變頻技術能夠調節電機速度，通過改變電機輸入的電源頻率來控制電機轉速。傳統抽油機直接啟動的方式對電機和電網衝擊較大，啟動電流大，易造成電機過熱並縮短使用壽命。而變頻技術可實現抽油機的軟啟動，減小對電機和電網的衝擊，延長電機使用壽命。同時，變頻技術能提高抽油機的效率。在傳統機械調速方式下，抽油機只能在額定轉速下運行，在低負載情況下效率低下。採用變頻技術後，抽油機可實現調速，在低負載時也能保持高效率運行，從而提升了抽油機的整體效率。此外，在採油過程中，泵的抽吸量受油層壓力、氣阻等因素影響，易出現波動和效率低下問題，通過變頻技術實時監測泵的運行狀態和井下壓力等參數，可根據實際情況調整電機轉速和功率，實現泵的恆壓控制和流量調節，不僅提高採油效率，還能減少不必要的能耗，達到節能減排的效果。

  (四)斷續供電節能技術的原理

  斷續供電技術依據抽油機負荷特性，在空載狀態下斷電，需要輸出功率時快速接通電源，以此提高電能利用效率，減少無功功率消耗。該技術採用軟啟動技術，降低快速接通電源對採油系統的衝擊，增強了節能技術的實用性。其應用效果受斷電時間和通電時衝擊功率的影響。合理延長抽油機斷電時間可有效降低電能浪費，加強節能控制效果。但抽油機電機突然接通電源時會產生衝擊電流，增加系統電能消耗，因此需要有效控制通電時的衝擊電流，減少衝擊功率，降低電能損耗。某地採油廠試驗顯示，應用斷續供電節能技術後，油井的平均有功節電率超過 20%，綜合節電率超過 22%。

  三、抽油機節能增效的具體措施

  (一)電機節能的途徑

  電機作為抽油機的主要能源轉換裝置，其能耗損失主要包括銅損、鐵損、機械損和雜散損等。為降低電機能耗，可從以下幾方面改進：首先，選用具有高效率、低損耗特點的高效電機，減少電機的能源損失，提高能源利用效率。其次，優化電機控制方式，採用變頻器等控制設備，實現電機的無級調速，根據油井實際需求調整電機輸出功率，避免能源浪費。最後，根據油井實際需求，選擇合適功率的電機，確保電機與抽油機匹配，避免 「大馬拉小車」 的情況，降低電機能耗。

  (二)機械節能的要點

  機械節能主要涉及抽油機的設計、製造和安裝等環節。在設計方面，可通過優化抽油機結構，降低運行阻力和摩擦力，提高機械效率，例如採用滾動軸承代替滑動軸承，減少不必要的機械摩擦。在安裝環節，保證抽油機的安裝質量至關重要，確保各部件之間的配合間隙合理，減少運行阻力，從而實現機械節能。

  (三)控制系統節能的方法

  控制系統節能可通過改進抽油機的控制系統來實現。其一，優化控制系統參數，如衝程、沖次等，使抽油機在最佳狀態下運行，提高能源利用效率。其二，採用智能控制技術，如模糊控制、神經網絡控制等，實現對抽油機的精細化控制，降低能耗。其三，建立遠程監控與診斷系統，實時監測抽油機的運行狀態，一旦發現異常及時調整，避免能源浪費。

  四、採油方式節能的策略

  (一)分層採油技術的應用

  針對多層合採的油井，採用分層採油技術，優先開採高滲透層和厚度較大的油層，可有效提高採收率。通過合理分配開採資源，使各油層的潛力得到充分發揮，避免因不合理開採導致的資源浪費，實現採油過程的節能增效。

  (二)強化注水技術的作用

  強化注水技術通過提高注水壓力和注入量，增加地層的能量供應，有助於提高採收率。充足的地層能量可使原油更順暢地被開採出來，減少開採過程中的能量消耗，同時提高原油的開採效率，是一種有效的採油方式節能措施。

  (三)化學採油技術的要點

  採用化學藥劑作為驅替劑的化學採油技術，能夠提高採收率。在應用該技術時，需根據實際情況選擇合適的藥劑配方和注入方式，以降低能耗。不同的油層特性和原油性質需要匹配相應的化學藥劑和注入參數，精準的選擇可在提高採收率的同時，最大程度減少能源消耗。

  (四)人工舉升技術的選擇

  人工舉升技術是將原油從井底提升到地面的有效方式，相較於自噴採油方式，能顯著減少能源消耗。人工舉升技術包括抽油泵採油、氣舉採油、水力泵採油和深井泵採油等多種類型。在實際應用中，需根據油田的具體情況和經濟性評估進行選擇，以確定最適合的人工舉升方式，實現節能與效益的平衡。

  (五)注水井調剖技術的優勢

  對於注水開發油田，注水井調剖技術可改善注水效果和提高採收率。該技術通過向注水井注入高滲透層堵劑，改善注水波及範圍，提高注入水的利用率。調剖技術的應用不僅能降低注水能耗，還能提高油田的採收率，為油田的高效開發提供有力支持。

  (六)油田數位化管理技術的發展

  油田數位化管理技術通過對油田生產進行實時監測和控制，可提高生產效率並降低能耗。數位化管理技術能夠實現自動化生產、優化資源配置以及提高生產安全性等功能。隨著科技的不斷進步，數位化管理技術在油田生產中的應用越來越廣泛和深入，成為提升油田整體效益的重要手段。

  五、總結

  在2025年及未來，抽油機節能技術的發展至關重要。從能耗因素來看，機械效率、工作負載、設計參數、維護保養以及環境因素等均對抽油機能耗產生顯著影響。為應對這些問題，一系列節能控制技術應運而生，包括節能電機技術、調壓節能技術、變頻技術和斷續供電節能技術等，它們在提高能源利用效率、降低能耗方面發揮著重要作用。同時，通過電機節能、機械節能、控制系統節能以及採油方式節能等多維度的節能增效措施，可有效降低抽油機能耗，提高採油效率和經濟效益。

  展望未來，抽油機節能技術將朝著智能化和多學科融合的方向發展。結合人工智慧和大數據分析技術，可實現對抽油機運行狀態的精準控制，進一步提高能源利用效率。通過跨學科合作，將工程技術、材料科學、電子信息等領域知識相結合，有望開發出更高效、環保的新型節能技術，為石油工業的可持續發展注入新的活力。