低產(chǎn)井節(jié)能減速器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用評(píng)價(jià)

鄧少松（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

隨著油田開發(fā)時(shí)間的延長，油井產(chǎn)量逐年遞減，抽油機(jī)井存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，如何提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率、降低能耗，已成為油田降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)重要課題。抽油機(jī)井節(jié)能減速器，可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要對(duì)抽油機(jī)井沖速進(jìn)行調(diào)整，特別是針對(duì)低產(chǎn)井、低效井、間抽井以及桿管偏磨井具有較好的應(yīng)用價(jià)值。通過合理調(diào)整沖速，可以解決間抽井的生產(chǎn)管理問題，提高低效、低產(chǎn)井的泵效，使抽油機(jī)井在合理的工況下高效運(yùn)行，從而降低抽油機(jī)井的能耗，提高抽油機(jī)井的整體效率[1]。

1 節(jié)能減速器的工作原理

抽油機(jī)井節(jié)能減速器主要由變速座、大小變速輪、錐度軸承、軸套、聯(lián)軸器、油箱等組成。變速輪設(shè)計(jì)有四種規(guī)格，即1.5、1.7、2、3min-1等，可根據(jù)油井產(chǎn)量安裝相應(yīng)的調(diào)諧速度輪。

改造把皮帶輪的直徑Dc改為Db，增加一個(gè)減速輪，減速輪的轉(zhuǎn)速設(shè)為n2，大小輪直徑分別為Dc和Dd，沖輪直徑不作調(diào)整，見圖1和表1。

圖1 二級(jí)減速器結(jié)構(gòu)原理

表1 改造前后參數(shù)

由表1可以看出：

mDa=nDc，m1=Da=n2Dd，n2Dc=n1Db

減速器制作成后，大小輪的直徑之比固定（一般在1.5左右），這樣不改變?cè)须妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，只要適當(dāng)設(shè)計(jì)皮帶輪直徑就可以使沖速降至原來的0.67倍。

有桿抽油機(jī)井光桿功率計(jì)算如下[2]:

式中：

P——抽油機(jī)光桿功率，kW ；

A——示功圖的面積，mm2；

SD——示功圖減程比，m/mm；

FD——示功圖力比，N/mm；

NS——光桿實(shí)測(cè)平均沖速，min-1。

在油井產(chǎn)液量沒有變化時(shí)， A、SD、FD也不變，在調(diào)沖速前后抽油機(jī)的傳動(dòng)效率也基本保持不變，那么抽油機(jī)調(diào)沖速前后的電動(dòng)機(jī)的輸出功率之比等于調(diào)前調(diào)后的沖速之比，也就是

調(diào)整前后電動(dòng)機(jī)的輸出功率可大大降低。

2 節(jié)能減速器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

將原電動(dòng)機(jī)在滑道上后移，把節(jié)能減速器安裝在原電動(dòng)機(jī)的位置上，電動(dòng)機(jī)與節(jié)能減速器軸距為100cm，由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)節(jié)能減速器大輪，再由節(jié)能減速器下輪傳輸給抽油機(jī)，形成一個(gè)節(jié)能減速過程。

根據(jù)節(jié)能減速器的適用范圍，現(xiàn)場(chǎng)選取產(chǎn)液低、液面深的符合條件的10口抽油機(jī)井，進(jìn)行了抽汲參數(shù)優(yōu)化計(jì)算，并在這10口抽油機(jī)井上安裝該節(jié)能減速器。

通過對(duì)測(cè)試效果分析發(fā)現(xiàn)，平均沖速下降2 min-1，平均泵效由實(shí)施前的31.86% 提高到37.65% ，提高了5.79個(gè)百分點(diǎn)，油井液面恢復(fù)104.5 m。測(cè)試表明，平均有功功率下降1.81 kW ，單井日節(jié)電達(dá)43.4 kW h（表2）。

表2 節(jié)能減速器實(shí)施前后效果對(duì)比

應(yīng)用該技術(shù)后不會(huì)影響產(chǎn)液及其他生產(chǎn)水平，同時(shí)該節(jié)能減速器可根據(jù)后期生產(chǎn)狀況進(jìn)行沖速動(dòng)態(tài)調(diào)整，以滿足生產(chǎn)需要。

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，10口井有功功率降低了1.81kW ，單井年節(jié)電費(fèi)8371.76元

應(yīng)用節(jié)能減速器后，根據(jù)測(cè)試結(jié)果計(jì)算得到平均單井年節(jié)電1.52×104kW h，年節(jié)省電費(fèi)8371.76元。按照單個(gè)節(jié)能減速器投入0.5萬元計(jì)算，投資回收期為7個(gè)月。

3 節(jié)能減速器應(yīng)用評(píng)價(jià)

3.1 延長抽油機(jī)使用壽命

該抽油機(jī)節(jié)能減速器在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行了較大改進(jìn)，將原設(shè)計(jì)的雙面輪變速為單面輪變速，與抽油機(jī)四點(diǎn)一線裝配，不用改變剎車、配電箱附件的位置，而且變速輪配有專用工具裝卸，具有防盜效果，施工方便快捷，排除了每天間抽所造成的蠟堵、蠟卡現(xiàn)象。

應(yīng)用該技術(shù)后，降低沖速，工作平穩(wěn)，減小了沖擊，同時(shí)對(duì)抽油機(jī)、抽油桿、抽油泵、光桿和扶正器的沖速循環(huán)減少，磨損相應(yīng)減少。

由于減少了檢修和停機(jī)次數(shù)，抽油機(jī)的使用壽命達(dá)10年以上。

3.2 延長抽油機(jī)檢泵周期及免修期

在油田的低產(chǎn)井、間抽井的抽油機(jī)上安裝節(jié)能減速器后，抽油機(jī)沖速由6min-1降到3、2、1 min-1后，減少了抽油機(jī)、泵、扶正器等的磨損，由此延長了檢泵周期（每檢泵1次需3~6萬元）。降低沖速后還減少了桿管等磨損并延長了油井的免修期，以及減少作業(yè)維護(hù)費(fèi)用和更換管桿的材料費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益更為可觀。

3.3 保證油井正常生產(chǎn)

由于沖速的下降，抽油泵的沉沒度提升，提高了抽油泵效，抽油機(jī)的系統(tǒng)效率得到提高。隨著抽油機(jī)沖速的下降，因大輪與小輪之間形成1∶3的杠桿原理，使電動(dòng)機(jī)的工作電流下降，抽油機(jī)單井平均節(jié)電費(fèi)在30%以上，單井每年節(jié)約電費(fèi)1~3萬元，降低沖速不減產(chǎn)，達(dá)到了節(jié)能目的。

在8-3266井上采用節(jié)能減速器前、后實(shí)測(cè)示功圖比較表明，沖速由4 min-1調(diào)為2.6min-1后供排關(guān)系趨于合理，消耗功率下降1.566kW 。

節(jié)能減速器屬于機(jī)械類的減速裝置，同低速電動(dòng)機(jī)、變頻控制器相比，該技術(shù)的投入成本低，投資回收期短。

4 結(jié)論

1）抽油機(jī)井節(jié)能減速器通過二級(jí)減速設(shè)置，可合理調(diào)整沖速、降低能耗，使抽油機(jī)井在合理的工況下高效運(yùn)行。

2）節(jié)能減速器作為中間輔助傳動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、使用壽命長的特點(diǎn)，不需對(duì)原抽油機(jī)設(shè)備進(jìn)行任何調(diào)整，具有較好的節(jié)能效果，對(duì)間抽井、低產(chǎn)、低效井有很好的應(yīng)用價(jià)值。

3）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用二級(jí)減速器可以提高有桿抽油泵的泵效，提高抽油機(jī)的系統(tǒng)效率，減少無功損耗，節(jié)約電量，減少動(dòng)力費(fèi)用支出和作業(yè)維護(hù)費(fèi)用以及管桿材料費(fèi)用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]單建良.抽油機(jī)節(jié)能減速器的應(yīng)用分析[J].中國設(shè)備工程,2011(5):56-57.

[2]徐志平,楊紅斌.淺析抽油機(jī)井系統(tǒng)提高效率方法[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào),2011(1):18-21.