數(shù)字化抽油機(jī)在安塞油田節(jié)能效果研究

張波

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田第一采油廠 ，陜西 延安 716000

一、概況

普通游梁式抽油機(jī)一度作為油田開(kāi)發(fā)的主要設(shè)備，從常規(guī)抽油機(jī)開(kāi)始到異相曲柄抽油機(jī)、復(fù)合平衡抽油機(jī)、雙驢頭抽油機(jī)及彎梁變矩抽油機(jī)等各種游梁式抽油機(jī)，主要針對(duì)抽油機(jī)的自身平衡效果來(lái)設(shè)計(jì)制造，從而達(dá)到降低抽油機(jī)的配備功率和節(jié)能目的，但沒(méi)有與油井相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合，沒(méi)有調(diào)整抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)的合理運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)存在抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)與油井參數(shù)相差較大，抽油機(jī)系統(tǒng)效率低下的問(wèn)題。數(shù)字化抽油機(jī)可根據(jù)油井負(fù)荷大小調(diào)參，使抽油機(jī)達(dá)到最佳的平衡狀態(tài)，并根據(jù)油井產(chǎn)液量使抽油機(jī)工作在合理沖次，最大限度發(fā)揮抽油機(jī)的工作能力，達(dá)到低碳開(kāi)發(fā)和節(jié)能開(kāi)采的目的。

二、數(shù)字化抽油機(jī)功能

1.通信結(jié)構(gòu)

數(shù)字化系統(tǒng)是數(shù)字化抽油機(jī)的大腦和中樞。具有油井參數(shù)和電參數(shù)的采集傳輸、抽油機(jī)遠(yuǎn)程啟停、語(yǔ)音提示/報(bào)警、軟啟動(dòng)和過(guò)載保護(hù)、最佳工作沖次的判斷及調(diào)節(jié)、抽油機(jī)平衡的判斷與調(diào)節(jié)以及與站控系統(tǒng)軟件的通信等功能。數(shù)字化設(shè)備部分主要包括數(shù)字化抽油機(jī)智能控制柜、抽油機(jī)平衡電機(jī)的控制與供電線纜及載荷傳感器、位移傳感器等（圖1）。

2.機(jī)械結(jié)構(gòu)

圖1

圖2

圖3

數(shù)字化抽油機(jī)（圖2）是在游梁式抽油機(jī)的基礎(chǔ)上研制的一種新型節(jié)能抽油機(jī)，其主體部分與前置式游梁抽油機(jī)基本相同。將曲柄平衡變?yōu)橛瘟浩胶?，通過(guò)改善動(dòng)態(tài)平衡效果實(shí)現(xiàn)節(jié)能，在結(jié)構(gòu)形式上屬于游梁式抽油機(jī)類(lèi)。它的最大特點(diǎn)是采用了彎形游梁結(jié)構(gòu)；另一個(gè)特點(diǎn)是在游梁與支架之間裝有調(diào)沖程時(shí)鎖住游梁的支撐裝置。在相同的抽汲工況下，與常規(guī)抽油機(jī)相比，數(shù)字化抽油機(jī)峰值扭矩、均方根扭矩及凈扭矩曲線波動(dòng)都小，且消除了負(fù)扭矩，其平衡效果理論上好于常規(guī)抽油機(jī)，可有效延長(zhǎng)抽油機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的壽命，其裝配電機(jī)功率小于常規(guī)抽油機(jī)。

三、數(shù)字化抽油機(jī)應(yīng)用效果

1.自動(dòng)調(diào)節(jié)平衡

數(shù)字化抽油機(jī)根據(jù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)并實(shí)時(shí)顯示抽油機(jī)的平衡狀況，可手動(dòng)或自動(dòng)將抽油機(jī)調(diào)整到最佳的平衡狀況，降低峰值電流，達(dá)到保護(hù)減速器和節(jié)能的目的。通過(guò)軟件可設(shè)定平衡度，如90%～100%為最佳平衡狀態(tài)，當(dāng)采集的傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算之后，自動(dòng)啟動(dòng)平衡電機(jī)進(jìn)行至最佳。

2.自動(dòng)調(diào)節(jié)沖次

數(shù)字化抽油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)功圖量油軟件數(shù)據(jù)接口傳感器監(jiān)測(cè)得到的泵功圖或泵充滿(mǎn)度，應(yīng)用最佳沖次技術(shù)設(shè)計(jì)的判定軟件計(jì)算后，發(fā)送指令給變頻器，調(diào)整電動(dòng)機(jī)輸入頻率，調(diào)整到最合理的抽油機(jī)沖次。

3.測(cè)試效果分析

為了檢驗(yàn)調(diào)數(shù)字化抽油機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)使用效果，對(duì)常規(guī)抽油機(jī)、數(shù)字化抽油機(jī)的幾項(xiàng)使用參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試對(duì)比。結(jié)合篩選安塞油田近500口井測(cè)試資料的綜合結(jié)果表明，數(shù)字化抽油機(jī)比同型號(hào)常規(guī)抽油機(jī)所使用的電機(jī)額定功率小，電機(jī)功率因數(shù)比常規(guī)抽油機(jī)高0.43，地面效率比常規(guī)抽油機(jī)高 10.74%，平衡度比常規(guī)抽油機(jī)高9%，無(wú)功功率比常規(guī)抽油機(jī)低0.601，具有一定節(jié)能效果。以單井G128-158為例，原先使用普通七型抽油機(jī)，現(xiàn)采用數(shù)字化配套的CYJW7-2.5-18HF抽油機(jī)后，數(shù)字化抽油機(jī)動(dòng)態(tài)平衡率高，電動(dòng)機(jī)和減速箱輸出扭矩小， 與同規(guī)格常規(guī)抽油機(jī)相比， 電動(dòng)機(jī)降低2～3 個(gè)型號(hào)，減速器降低 1～2 個(gè)型號(hào)。 用混凝土代替部分鑄鐵配重，成本比同規(guī)格常規(guī)抽油機(jī)有較大下降。性能參數(shù)及功圖對(duì)比如圖3所示。

四、結(jié)論

數(shù)字化抽油機(jī)的首要特點(diǎn)是數(shù)字化抽油機(jī)采用了數(shù)字化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的信息化操作模式同時(shí)結(jié)合彎梁變矩的機(jī)械構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)了機(jī)采系統(tǒng)節(jié)能控制的優(yōu)化升級(jí)。其節(jié)電率高、采購(gòu)成本低，組織管理水平先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)在安塞油田生產(chǎn)應(yīng)用中具有重要意義。

第二特點(diǎn)是其前置式結(jié)構(gòu)取消了曲柄平衡，其彎曲游梁后臂可針對(duì)不同懸點(diǎn)載荷實(shí)現(xiàn)最佳動(dòng)態(tài)平衡，具有較高動(dòng)態(tài)平衡率。

第三特點(diǎn)是其能夠防止減速箱齒輪的背面沖擊，在相同的抽汲工況下，其曲柄軸凈扭矩峰值與均方根值都較小，使裝配電機(jī)功率變小，抽油機(jī)受力狀況得到改善，可延長(zhǎng)抽油機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的使用壽命。

[1]SYT 5264-2006 油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法［s］.石油工業(yè)出版社，2002.

[2]SY/T6275-2007 油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)規(guī)范［s］.石油工業(yè)出版社，2008.

[3]SY/T6472-2000 油田生產(chǎn)主要能耗定額的分類(lèi)編制方法［s］.石油工業(yè)出版社，2000.

[4]張學(xué)魯.游梁式抽油機(jī)技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001.

[5]李明忠.調(diào)徑變矩抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)特性分析［J］.石油鉆采工藝，2003.