抽油機設計軟件在油田節能生產中的應用

吳永正 常菁鉉 吳希杰 田國基（.玉門油田公司機械廠；.玉門油田公司酒東作業區）

抽油機設計軟件在油田節能生產中的應用

吳永正1常菁鉉2吳希杰1田國基1（1.玉門油田公司機械廠；2.玉門油田公司酒東作業區）

抽油機耗能約占油田開發總用電量的四分之一。我國油田抽油機井系統效率較低，僅為國外抽油機井系統效率的 60%左右。抽油機設計軟件通過給出工況下游梁平衡重 （曲柄平衡半徑）的理論值以及抽油機的最佳沖速，幫助采油工藝人員將抽油機調整到較好的工作狀態，從而提高管理水平，達到生產節能的目的。

抽油機 設計軟件 計算實例 節能

據最新統計，我國國內抽油機超過 30萬臺，其中 90%以上為游梁式抽油機。我國抽油機井系統效率平均為25%，而國外一般能達到40%。如果每口 井 實 用 功 率 為 10kW， 每 天 耗 電 7.2× 107kWh，則 一 年 耗 電 2.6× 1010kWh， 約 相 當于 油 田 開 發 總 用電 量 的 1/4[1]。 因此 提 高 抽 油 機 井 的 系 統 效 率 對 于 油田節能生產有重要意義。抽油機井系統效率較低的一個重要因素為抽油機平衡調整得不好。

1 節能原理

1.1抽油機工況平衡對抽油機耗能的影響

抽油機井生產過程中，桿柱上行時，抽油機懸點靜載荷為整個液柱質量加桿柱質量，桿柱下行時，懸點靜載荷僅為抽油桿柱在井液中的質量，同時游梁式抽油機在運行過程中懸點加速度一直在變化，近似為余弦曲線，因此懸點動載荷加在抽油機減速器上的凈扭矩始終在變化。上沖程時，扭矩很大，下沖程時，產生負扭矩，從而減速器帶動電動機發電，對電網造成很大沖擊。一般在游梁后臂或抽油機曲柄上設置平衡重以平衡下沖程的負扭矩和減小上沖程正扭矩。平衡重設置的原則是盡量避免負扭矩，上、下沖程減速器扭矩接近。

由于減速器輸出扭矩及電動機功率不易測量，目前一般用鉗形電流表對抽油機上、下沖程電流進行測量，然后調整游梁平衡重的質量或曲柄平衡重距離。該方法除存在需要反復停機調整的缺點外，因電流表無法判斷電流正負，還可能出現抽油機虛假平衡誤判。抽油機工況平衡度越高，越節能，反之造成大量的電能浪費。

1.2抽油機最佳沖速對抽油機耗能的影響

在油田開發后期，由于地層壓力不足等原因造成油井供液不足。在已定工況下，抽油機沖速越高，耗電量越大，應根據油井供液情況，合理選擇抽油機沖速。

抽油桿上沖程被拉伸，下沖程被壓縮，抽油泵柱塞實際沖程小于光桿沖程，抽油機井理論產液量應由柱塞實際沖程進行計算。使用該軟件計算出理論產液量并與實際產液量進行比較，如果供液量不足，應減小抽油機沖速，或間歇采油，以實現節能。

1.3抽油機設計軟件

游 梁式抽油 機 設 計計算軟 件 是 基于 VB6.0 的Windows界面操作程序，界面友好，操作簡單，軟件主界面如圖1。軟件設計時充分考慮工況，支持四級桿柱及帶加重桿油井的計算；由于摩擦載荷和振動載荷不足全部載荷的5%，計算時可以忽略。

圖1 抽油機設計軟件主界面

2 計算實例

2.1井況工藝參數及抽油機基本數據

井況工藝參數：下泵深度1200m，動液面深度1100m，油管直徑 73mm，桿柱 25mm×22mm，比例 2∶3，抽油泵柱塞直徑 57mm，液體密度 0.87t/m3，油 管 不 錨 定[2]。 選 用 常 規 CYJ8-3-48HY 型 抽 油 機 ，主要參數如圖2。游梁平衡重重心為4m，抽油機結構不 平衡重 為 －1.2kN， 抽油機 沖速 9min-1，抽油 機旋轉方 向 為 逆 時 針[3]。

圖2 輸入抽油機四連桿參數

2.2利用軟件進行理論計算

將抽油機四連桿參數及井況工藝參數分別輸入軟件，如圖2、圖3，計算得出游梁平衡重為 38.5 kN，即 3928kg。理論產液量為 72m3/d，如圖4。

圖3 抽油機工況平衡計算

2.3計算結果分析

圖4 理論產液量計算

根據軟件計算結果，應將 4856kg 的平衡塊加在游梁上，然后用鉗形電流表測量抽油機上、下沖程峰值電流，若電流大小相差不足 15%，則認為抽油機處于平衡狀態。將實際產液量與理論產液量進行比較，如果實際產液量小于理論產液量的 50%，則需減小抽油機沖速或間歇采油；如果實際產液量大于理論產液量，可考慮減小抽油機沖程，增大沖速。

3 結語

由于抽油機設計軟件能夠給出游梁平衡重（曲柄平衡半徑）的具體值以及產液量的理論值，因此應用該軟件能幫助采油工藝人員判斷抽油機運行狀況是否良好，通過調整抽油機工況平衡及合理沖速達到提高抽油機井系統效率和生產節能的目的。此外，還可應用該軟件對擬采用的多種抽油機進行模擬優化選型，對比減速器凈扭矩大小，一般凈扭矩小的抽油機更節能。

[1]陳憲侃,葉利平,谷玉洪.抽油機采油技術[M].北京:石油工業出版社,2004:123-155.

[2]胡勝忠.石油工業新技術與標準規范手冊[M].黑龍江:哈爾濱地圖出版社,2005:226-244.

[3]吳永正,劉云鵬,謝海瑋,等.基于 VB6.0的游梁式抽油機設計計算軟件開發[J].石油工業計算機應用,2011,73 (3):55-57.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.010.011

2013-03-20）

吳永正，工程師，2004年畢業于長江大學 （機械設計制造及其自動化專業），學士學位，現從事抽油機、壓力容器產品設計工 作 ， E-mail：yongzheng2000@126.com， 地 址 ：甘肅省 玉 門市老市區玉門油田機械廠技術部，735200。