摩擦換向抽油機(jī)與游梁式抽油機(jī)在聚驅(qū)的應(yīng)用效果分析

李燕　李啟光　李艷春

摘要：近幾年出現(xiàn)的摩擦換向抽油機(jī)在結(jié)構(gòu)和機(jī)理上及其他方面與游梁式抽油機(jī)特點(diǎn)都有較大區(qū)別，游梁式抽油機(jī)為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抽油機(jī)，在油田廣泛應(yīng)用。文章分析討論了摩擦換向抽油機(jī)和游梁式抽油機(jī)各自的特點(diǎn)。通過對(duì)摩擦換向抽油機(jī)和游梁式抽油機(jī)，在聚驅(qū)油田現(xiàn)場(chǎng)的適應(yīng)性進(jìn)行分析，并對(duì)兩種抽油機(jī)的效果做出評(píng)價(jià)。

主題詞：摩擦換向抽油機(jī)；游梁式抽油機(jī)；聚驅(qū)；效果

【分類號(hào)】：TE933.1

低滲透油田在采用游梁式抽油機(jī)時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)沖次偏大、泵效偏低、系統(tǒng)效率低的實(shí)際問題，因此，各種長(zhǎng)沖程、低沖次、節(jié)能型、智能化的采油設(shè)備相繼被開發(fā)成功。CYJMH系列摩擦換向抽油機(jī)就是順應(yīng)抽油機(jī)這一發(fā)展方向而被開發(fā)研制成功的，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)多口井的試運(yùn)，已日趨完善成熟，并在不斷擴(kuò)大推廣應(yīng)用。聚驅(qū)自2000年開始試驗(yàn)?zāi)Σ翐Q向抽油機(jī)，試驗(yàn)隊(duì)2007年抽油機(jī)井43口，占機(jī)采井總數(shù)75.43%。其中摩擦換向抽油機(jī)22臺(tái)，占抽油機(jī)井的51.16%；游梁式抽油機(jī)（摩擦換向抽油機(jī)）21臺(tái)，占抽油機(jī)井的48.84%；針對(duì)主要應(yīng)用的兩種機(jī)型作出以下評(píng)價(jià)。

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理

1.1 游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理

游梁式抽油機(jī)一般由電動(dòng)機(jī)、減速器、四連桿機(jī)構(gòu)及其他附件組成。電動(dòng)機(jī)將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和能量經(jīng)皮帶到達(dá)減速器，減速增扭后變成曲柄緩慢的旋轉(zhuǎn)，然后帶動(dòng)連桿、游梁、驢頭作空間的擺動(dòng)，最后變成懸繩器的上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。驢頭圓弧面上某一點(diǎn)在空間擺動(dòng)的長(zhǎng)度就是抽油機(jī)的沖程。。從結(jié)構(gòu)形式和工作機(jī)理上看，游梁式抽油機(jī)其結(jié)構(gòu)尺寸和整機(jī)質(zhì)量隨著沖程長(zhǎng)度增加而增加，導(dǎo)致消耗鋼材量大；制造成本高；運(yùn)輸困難；安裝成本大。

1.2 摩擦換向抽油機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理

摩擦換向抽油機(jī)通常由變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)、擺線針輪減速器、摩擦輪及支撐以上部件的塔架、電控裝置等組成。摩擦換向抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線為：電動(dòng)機(jī)→減速器→摩擦輪。電動(dòng)游梁式抽油機(jī)與摩擦換向抽油機(jī)特性比，摩擦換向抽油機(jī)主要采用開關(guān)磁阻電機(jī)或變頻調(diào)速電機(jī)，減速器采用擺線針輪減速器，電機(jī)與減速器之間、減速器與摩擦輪之間用聯(lián)軸器連接，摩擦輪上繞鋼絲繩，鋼絲繩一端連接光桿，另一端連接平衡配重，電動(dòng)機(jī)由程序控制正反轉(zhuǎn)，摩擦輪與鋼絲繩通過表面摩擦力實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)與能量的傳遞，從而實(shí)現(xiàn)懸點(diǎn)上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。沖程長(zhǎng)度只受到塔架高度的制約，只要增加塔架高度，就能獲得長(zhǎng)沖程。

2 運(yùn)動(dòng)特性

2.1 游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)特性

游梁式抽油機(jī)裝配好以后，四連桿尺寸為定值，假定電動(dòng)機(jī)為勻速旋轉(zhuǎn)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律也就確定了，許多文獻(xiàn)中將游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)特性作了詳細(xì)分析，大概來說有簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、有類似簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，還有其他的運(yùn)動(dòng)類型，無論是哪一種運(yùn)動(dòng)，其懸點(diǎn)都具有加速度，而且變化比較大，加速度的存在造成沖擊動(dòng)載荷，運(yùn)行不平穩(wěn)。

2.2 摩擦換向抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)特性

摩擦換向抽油機(jī)通常采用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，由PLC控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)能頻繁正反轉(zhuǎn)，在正反轉(zhuǎn)期間加減速過程當(dāng)中存在加速度，從運(yùn)動(dòng)特性上分析，摩擦換向抽油機(jī)適宜長(zhǎng)沖程、低沖次的情況。

3 機(jī)械傳動(dòng)效率

游梁式抽油機(jī)的能量傳遞路線為電動(dòng)機(jī)→三角皮帶→減速器→四連桿機(jī)構(gòu)→鋼絲繩懸繩器。其總效率，摩擦換向抽油機(jī)的傳動(dòng)路線為電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器→擺線針輪減速器→聯(lián)軸器→摩擦輪→鋼絲繩懸繩器。從理論計(jì)算上看，游梁式抽油機(jī)的總傳動(dòng)效率要比摩擦換向抽油機(jī)稍低，另外游梁式抽油機(jī)的三角皮帶存在張緊度不夠或單根皮帶松緊不一樣的情況，因此實(shí)際的游梁式抽油機(jī)總傳動(dòng)效率要比摩擦換向抽油機(jī)總傳動(dòng)效率更低一些，這也是摩擦換向抽油機(jī)節(jié)能的重要原因之一。

4 平衡及其安全

游梁式抽油機(jī)的平衡方式一般有曲柄平衡、游梁平衡和復(fù)合平衡3種。當(dāng)采用曲柄平衡方式時(shí)，光桿失載后，在曲柄上的平衡重由于勢(shì)能和摩擦熱能的轉(zhuǎn)化作用，致使其勢(shì)能在曲柄來回?cái)[動(dòng)中變成摩擦熱而消失，對(duì)抽油機(jī)造成的損失很小；當(dāng)采用游梁平衡方式時(shí)，光桿失載后，游梁上的平衡重可能造成抽油機(jī)不可挽回的損失；當(dāng)采用復(fù)合平衡時(shí)，光桿失載給抽油機(jī)造成的損失在上述2種情況之間。游梁式抽油機(jī)曲柄上平衡重塊很笨重，調(diào)節(jié)平衡比較困難，因此在實(shí)際生產(chǎn)中平衡度一般較低，這是該機(jī)耗能較高的原因之一。摩擦換向抽油機(jī)的平衡方式為摩擦輪兩邊對(duì)稱平衡，平衡重物運(yùn)行空間在塔架之內(nèi)，當(dāng)光桿失載后，平衡重物會(huì)落人塔架內(nèi)，一般不會(huì)造成對(duì)抽油機(jī)的損害。摩擦換向抽油機(jī)平衡重塊一般為小塊，1人可以調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)比較方便，而且可以做到精確平衡，因此摩擦換向抽油機(jī)的平衡度一般較高，這也是該機(jī)節(jié)能的原因之一。

5 制造與安裝

游梁式抽油機(jī)部件比較多，制造工序多；摩擦換向抽油機(jī)部件少，制造工序少。游梁式抽油機(jī)安裝要求比較嚴(yán)格，尤其對(duì)水泥基礎(chǔ)底座的平面度要求相當(dāng)高，一般縱向1/1 000，橫向0.5/1 000，之所以要求高是為了保證光桿對(duì)中；摩擦換向抽油機(jī)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的特性，對(duì)中方便容易，對(duì)水泥基礎(chǔ)底座的平面度要求可以稍低一些。

6 使用與操作

游梁式抽油機(jī)是使用地域范圍比較廣的抽油機(jī)，油田工人使用起來比較得心應(yīng)手，修井時(shí)驢頭讓位方便，但調(diào)參比較麻煩。調(diào)沖程需要換曲柄銷孔；調(diào)沖次需要換皮帶輪；潤(rùn)滑點(diǎn)比較多；對(duì)操作和維護(hù)人員的要求不高。摩擦換向抽油機(jī)自動(dòng)化程度比較高，調(diào)參比較方便，沖程、沖次可以分別無級(jí)調(diào)節(jié)，只要按動(dòng)幾個(gè)按扭就可完成，這對(duì)于井下工況變化比較大，需要對(duì)抽汲參數(shù)作及時(shí)調(diào)整的抽油機(jī)井來說是非常方便的。潤(rùn)滑點(diǎn)少；調(diào)平衡方便；修井時(shí)；井口讓位不方便，需要將整機(jī)后移；該機(jī)對(duì)操作維護(hù)人員素質(zhì)要求較高。

7 經(jīng)濟(jì)性

7.1 制造成本

游梁式抽油機(jī)在短沖程的小型機(jī)上有優(yōu)勢(shì)，摩擦換向抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)及其控制部分價(jià)格比較昂貴，在采購成本中所占比例較大，相對(duì)游梁式抽油機(jī)節(jié)約的鋼材費(fèi)用不足以彌補(bǔ)其差價(jià)；摩擦換向抽油機(jī)在長(zhǎng)沖程時(shí)有優(yōu)勢(shì)，其節(jié)約鋼材和減少制造成本的優(yōu)勢(shì)隨著沖程的增加而增加。

7.2維護(hù)成本

游梁式抽油機(jī)皮實(shí)耐用，故障率較低，易損件少，年維護(hù)成本一般較低；摩擦換向抽油機(jī)所用電器元件較多，故障率相對(duì)較高，產(chǎn)生的年維護(hù)成本較高。使用變頻電機(jī)，節(jié)能效果較明顯。

8 結(jié)論

8.1 從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)特性上看，游梁式抽油機(jī)適用于中、短沖程、高沖次的工況；摩擦換向抽油機(jī)適用于長(zhǎng)沖程、低沖次的工況。聚驅(qū)應(yīng)用的摩擦換向抽油機(jī)選型應(yīng)考慮產(chǎn)液量各個(gè)階段變化比較大、含聚濃度變化的影響。

8.2 摩擦換向抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)部件較游梁式抽油機(jī)少，整體安全性較高。

8.3 在經(jīng)濟(jì)性方面，兩種抽油機(jī)各有優(yōu)勢(shì)，摩擦換向抽油機(jī)自控元器件多，自控系統(tǒng)故障率高，維護(hù)成本高。兩種抽油機(jī)選型應(yīng)綜合考慮簡(jiǎn)單孤立考慮制造、使用、維護(hù)成本，針對(duì)不同的工況，選擇適宜的抽油機(jī)。

參考文獻(xiàn)

[1] 部亦炯，劉卓均，趙貴祥，等.抽油機(jī)（第一版）[M].北京 ：石 油 工 業(yè) 出版社，1994.15 3.

[2] 崔振華，余國安，安錦高，等.有桿抽油系統(tǒng)（第一版）[M ]. 北 京 ： 石油工業(yè)出版社，1994.endprint