随着经济的快速发展以及城市化进程的推进，我国石油需求不断攀升。然而，当前我国油田普遍存在低产、低渗的情况，这使得抽油机成为油田抽油开采的主要设备。据相关数据显示，抽油机开采方式的能耗超过油田总用电量的三分之一，高能耗不仅导致采油生产成本居高不下，还严重制约了油田开采效率。在国家提出能源改革和碳达峰、碳中和目标的大背景下，油田企业急需对抽油机的技术和性能进行改进，以实现节能减排，提升采油效益。

一、抽油机能耗因素剖析

(一)机械效率与工作负载的影响

抽油机的机械效率对能源利用效率起着决定性作用，其定义为输入机械能与输出有用能量的比率。确保抽油机在设计和操作过程中最大化提高机械效率，是降低能耗的关键。同时，工作负载的合理匹配也至关重要。在实际工作中，抽油机常因设备安装不平衡，如基础不牢固、安装位置偏差，或零部件制造质量欠佳导致磨损失衡等问题，致使负载不平衡。当抽油机处于平衡状态运行时，电动机在上、下冲程过程中做功相等;若负载不平衡，抽油机则会在高负载和低负载之间频繁切换，进而造成能源的大量浪费。

(二)设计参数及维护保养的关联

《2025-2030年全球及中国抽油机行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，抽油机的设计参数，如转速、冲程、泵径等，与能耗紧密相连。转速是指抽油机每分钟转动的次数，高转速虽能在一定程度上加速抽油杆和液体的运动，提高泵的效率，但转速过高会引发机械磨损和振动，反而降低泵的效率并增加能耗，因此需在泵效率和能耗之间找到平衡点。冲程是抽油杆上下运动的距离，增加冲程可提高泵的排量从而增加产量，但大冲程需要更大动力，意味着更高能耗，且过大冲程可能导致抽油杆和液体运动不协调，进一步加剧能耗。泵径大小决定泵的容量，增大泵径可增加泵的排量，然而大泵径需要更大动力驱动，同时可能导致流速降低，使液体在泵内流动更为复杂，增加摩擦和阻力，最终导致能耗上升。

此外，定期维护保养对抽油机能耗的降低不可或缺。设备的磨损与老化会直接影响能耗，通过有效的维护保养，可减缓设备磨损和老化进程，进而降低能耗。维护保养还能提升设备运行效率、预防故障，减少非计划停机时间，实现节能降耗的目标。

(三)环境因素带来的作用

环境因素对抽油机能耗的影响不容小觑，主要体现在温度、湿度、气压、污染物等方面。在低温环境下，润滑油粘度增加，摩擦力和阻力增大，抽油机需要消耗更多能量来维持运转。而在高温环境中，润滑油变薄，润滑效果降低，同样会增加能耗。在低气压环境下，空气稀薄使润滑油中气体浓度增加，可能影响抽油机的正常运行和润滑效果，进而对能耗产生影响。所以，考虑设备的运行环境，保持其良好的运行状态，对于降低抽油机能耗至关重要。

二、抽油机节能控制技术解析

(一)节能电机技术的优势

非调参型节能电机技术是一种创新的电机节能技术，它通过优化电机设计和制造工艺，在常规运行条件下即可实现高效节能，无需进行额外的运行参数调整。在油田抽油机应用中，该技术效果显著。通过优化电机内部磁场分布和材料选择，可减少电机的铁损和铜损，提高电机效率，从而有效降低能耗，提高采油效率，降低生产成本。与传统调参型节能技术相比，非调参型节能电机技术能使电机在常规运行条件下保持稳定性能，减少故障率和维护成本，提高抽油机的可靠性和稳定性。

(二)调压节能技术的应用

调压节能技术在我国石油规模生产不断扩大的形势下，发挥着日益关键的作用。该技术包含控制调压节能技术和多技术融合调压节能技术，可根据抽油机的具体需求进行选择。以控制调压节能技术为例，其基于抽油机电机模型、设备运行参数和实际工况，利用机械或电子开关等设备调整抽油机电源电压幅值，达到降低电能损耗的目的。该技术适用于多种工况条件，可广泛应用于不同型号的抽油机设备，能将能源利用率提高 10% 左右。

(三)变频技术的功效

变频技术能够调节电机速度，通过改变电机输入的电源频率来控制电机转速。传统抽油机直接启动的方式对电机和电网冲击较大，启动电流大，易造成电机过热并缩短使用寿命。而变频技术可实现抽油机的软启动，减小对电机和电网的冲击，延长电机使用寿命。同时，变频技术能提高抽油机的效率。在传统机械调速方式下，抽油机只能在额定转速下运行，在低负载情况下效率低下。采用变频技术后，抽油机可实现调速，在低负载时也能保持高效率运行，从而提升了抽油机的整体效率。此外，在采油过程中，泵的抽吸量受油层压力、气阻等因素影响，易出现波动和效率低下问题，通过变频技术实时监测泵的运行状态和井下压力等参数，可根据实际情况调整电机转速和功率，实现泵的恒压控制和流量调节，不仅提高采油效率，还能减少不必要的能耗，达到节能减排的效果。

(四)断续供电节能技术的原理

断续供电技术依据抽油机负荷特性，在空载状态下断电，需要输出功率时快速接通电源，以此提高电能利用效率，减少无功功率消耗。该技术采用软启动技术，降低快速接通电源对采油系统的冲击，增强了节能技术的实用性。其应用效果受断电时间和通电时冲击功率的影响。合理延长抽油机断电时间可有效降低电能浪费，加强节能控制效果。但抽油机电机突然接通电源时会产生冲击电流，增加系统电能消耗，因此需要有效控制通电时的冲击电流，减少冲击功率，降低电能损耗。某地采油厂试验显示，应用断续供电节能技术后，油井的平均有功节电率超过 20%，综合节电率超过 22%。

三、抽油机节能增效的具体措施

(一)电机节能的途径

电机作为抽油机的主要能源转换装置，其能耗损失主要包括铜损、铁损、机械损和杂散损等。为降低电机能耗，可从以下几方面改进：首先，选用具有高效率、低损耗特点的高效电机，减少电机的能源损失，提高能源利用效率。其次，优化电机控制方式，采用变频器等控制设备，实现电机的无级调速，根据油井实际需求调整电机输出功率，避免能源浪费。最后，根据油井实际需求，选择合适功率的电机，确保电机与抽油机匹配，避免 “大马拉小车” 的情况，降低电机能耗。

(二)机械节能的要点

机械节能主要涉及抽油机的设计、制造和安装等环节。在设计方面，可通过优化抽油机结构，降低运行阻力和摩擦力，提高机械效率，例如采用滚动轴承代替滑动轴承，减少不必要的机械摩擦。在安装环节，保证抽油机的安装质量至关重要，确保各部件之间的配合间隙合理，减少运行阻力，从而实现机械节能。

(三)控制系统节能的方法

控制系统节能可通过改进抽油机的控制系统来实现。其一，优化控制系统参数，如冲程、冲次等，使抽油机在最佳状态下运行，提高能源利用效率。其二，采用智能控制技术，如模糊控制、神经网络控制等，实现对抽油机的精细化控制，降低能耗。其三，建立远程监控与诊断系统，实时监测抽油机的运行状态，一旦发现异常及时调整，避免能源浪费。

四、采油方式节能的策略

(一)分层采油技术的应用

针对多层合采的油井，采用分层采油技术，优先开采高渗透层和厚度较大的油层，可有效提高采收率。通过合理分配开采资源，使各油层的潜力得到充分发挥，避免因不合理开采导致的资源浪费，实现采油过程的节能增效。

(二)强化注水技术的作用

强化注水技术通过提高注水压力和注入量，增加地层的能量供应，有助于提高采收率。充足的地层能量可使原油更顺畅地被开采出来，减少开采过程中的能量消耗，同时提高原油的开采效率，是一种有效的采油方式节能措施。

(三)化学采油技术的要点

采用化学药剂作为驱替剂的化学采油技术，能够提高采收率。在应用该技术时，需根据实际情况选择合适的药剂配方和注入方式，以降低能耗。不同的油层特性和原油性质需要匹配相应的化学药剂和注入参数，精准的选择可在提高采收率的同时，最大程度减少能源消耗。

(四)人工举升技术的选择

人工举升技术是将原油从井底提升到地面的有效方式，相较于自喷采油方式，能显著减少能源消耗。人工举升技术包括抽油泵采油、气举采油、水力泵采油和深井泵采油等多种类型。在实际应用中，需根据油田的具体情况和经济性评估进行选择，以确定最适合的人工举升方式，实现节能与效益的平衡。

(五)注水井调剖技术的优势

对于注水开发油田，注水井调剖技术可改善注水效果和提高采收率。该技术通过向注水井注入高渗透层堵剂，改善注水波及范围，提高注入水的利用率。调剖技术的应用不仅能降低注水能耗，还能提高油田的采收率，为油田的高效开发提供有力支持。

(六)油田数字化管理技术的发展

油田数字化管理技术通过对油田生产进行实时监测和控制，可提高生产效率并降低能耗。数字化管理技术能够实现自动化生产、优化资源配置以及提高生产安全性等功能。随着科技的不断进步，数字化管理技术在油田生产中的应用越来越广泛和深入，成为提升油田整体效益的重要手段。

五、总结

在2025年及未来，抽油机节能技术的发展至关重要。从能耗因素来看，机械效率、工作负载、设计参数、维护保养以及环境因素等均对抽油机能耗产生显著影响。为应对这些问题，一系列节能控制技术应运而生，包括节能电机技术、调压节能技术、变频技术和断续供电节能技术等，它们在提高能源利用效率、降低能耗方面发挥着重要作用。同时，通过电机节能、机械节能、控制系统节能以及采油方式节能等多维度的节能增效措施，可有效降低抽油机能耗，提高采油效率和经济效益。

展望未来，抽油机节能技术将朝着智能化和多学科融合的方向发展。结合人工智能和大数据分析技术，可实现对抽油机运行状态的精准控制，进一步提高能源利用效率。通过跨学科合作，将工程技术、材料科学、电子信息等领域知识相结合，有望开发出更高效、环保的新型节能技术，为石油工业的可持续发展注入新的活力。