CYJ7-2.5-26HY型抽油機設(shè)計及應(yīng)用

黃 偉,劉 顯,吉效科,林 泉,高長樂,龔曉明

(1.長慶油田分公司油氣工藝研究院,西安 710018;2.新疆第三機床廠,烏魯木齊 830013)

CYJ7-2.5-26HY型抽油機設(shè)計及應(yīng)用

黃 偉1,劉 顯1,吉效科1,林 泉2,高長樂2,龔曉明2

(1.長慶油田分公司油氣工藝研究院,西安 710018;2.新疆第三機床廠,烏魯木齊 830013)

CYJ7-2.5-26HY型整體彎游梁式抽油機是針對低滲透油藏而設(shè)計的新型節(jié)能抽油機,解決了長慶油田部分油井使用 8型機懸點載荷過剩,使用 6型機懸點載荷不足的問題。該型抽油機采用游梁平衡方式,平衡率高,節(jié)能,使油田實現(xiàn)了設(shè)備選型和生產(chǎn)運行精細(xì)化管理,降低了生產(chǎn)成本。關(guān)鍵詞:低滲透油藏;游梁式抽油機;沖次;游梁平衡

長慶油田油藏大多屬于低滲透和超低滲透型,原油粘度低,供液量不足,原有抽油機型及參數(shù)存在生產(chǎn)參數(shù)大于供液能力的現(xiàn)象。其中,有部分油井懸點載荷在 60 kN左右,使用 6型抽油機時超載,而使用 8型抽油機又造成了浪費。為了實現(xiàn)油田精細(xì)化管理,降低產(chǎn)能建設(shè)投資費用,2007年初,長慶油田提出開發(fā) 7型超低沖次抽油機的計劃。

1 總體結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的游梁式抽油機[1]工作可靠,使用壽命長。由于采用曲柄平衡方式,不易調(diào)節(jié),平衡率低,不節(jié)能[2]。為了保留其優(yōu)點,克服其不足,設(shè)計了如圖 1的整體彎游梁式抽油機 (專利號 ZL 2007 2 0200372.4、ZL 2007 2 0200374.3)。其顯著特點是取消了曲柄平衡,將傳統(tǒng)的直游梁設(shè)計成整體彎游梁。由于采用游梁平衡方式,連桿組件受力減小,大幅度降低電機、皮帶、減速器的負(fù)荷,使用壽命大幅度提高,維護成本明顯降低。保持了抽油機的傳統(tǒng)傳動模式,采用低速電機實現(xiàn)超低沖次。驢頭上死點時,配重箱接近地面,小塊配重(25 kg/塊)從側(cè)面插放在配重箱中,可輕松加減,使平衡可調(diào)至較高水平并易維持,配重箱做有防盜、防掉落機構(gòu),節(jié)能并保護抽油機。增加了調(diào)沖程支撐裝置,調(diào)沖程時,把游梁與支架鎖住,生產(chǎn)運行時,將支撐裝置固定在支架上。不需要吊車或吊鏈輔助,2～3人就能輕松調(diào)沖程[3]。

圖1 整體彎游梁式抽油機

2 超低沖次技術(shù)方案

長慶油田油藏大多屬于低滲透和超低滲透型,原油粘度低,供液量不足,存在生產(chǎn)參數(shù)大于供液量的現(xiàn)象。開發(fā)超低沖次抽油機能較好地解決這些問題。

2.1 方案比較

抽油機的沖次與傳動系統(tǒng)的減速器傳動比、配置電動機額定轉(zhuǎn)速、減速器大皮帶輪與電機皮帶輪配比有關(guān),可通過增大抽油機傳動系統(tǒng)的總傳動比和降低配套電機額定轉(zhuǎn)速來降低沖次,表 1對常用的 4種實現(xiàn)超低沖次的技術(shù)方案進行了比較。

油田設(shè)備的第一要求是高可靠性,根據(jù)方案優(yōu)缺點對比,采用低速電機是最可靠、經(jīng)濟的方案,可以實現(xiàn)最低沖次 2.5 min-1,并保持了傳統(tǒng)的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式和維護管理模式,同時保證了抽油機互換性。

2.2 電動機的選取

根據(jù)長慶油田的生產(chǎn)實踐,8型機用 15 kW電機、6型機用 11 kW電機就基本能滿足生產(chǎn)需要。對于產(chǎn)液量較低、要求沖次低時,CYJ7-2.5-26HY型選用 Y180L-12/11 kW電機,額定轉(zhuǎn)速 460 r/min;最低沖次達到 2.55 min-1。對于產(chǎn)液量較高、要求沖次較高時,選用 Y200L-8/15kW電機,額定轉(zhuǎn)速為730 r/min。

表1 方案優(yōu)缺點對比

3 扭矩分析

整體彎游梁受力如圖 2所示,對鉸支點O滿足

W×A=G×L+F×R+T

式中,W為懸點載荷;A為游梁前臂長;T為動力機經(jīng)減速器和連桿傳遞至游梁的力 f對O點的力矩;G為配重裝置重力;F為配重慣性力;L為配重有效力臂;R為配重重心運行軌跡曲率半徑。

由于A是定值,懸點載荷對O點的力矩W×A的變化規(guī)律就完全由懸點載荷W的變化規(guī)律(即示功圖)決定;抽油機運轉(zhuǎn)中配重的有效力臂 L也呈周期性變化,配重裝置對O點的力矩 (G×L+F× R)與懸點載荷對 O點的力矩W×A鏡象擬合得越好,T就越小,從而達到降低曲柄軸凈扭矩峰值及電機功率,實現(xiàn)節(jié)能。

圖2 游梁受力分析

減速器輸出軸(曲柄軸)凈扭矩 TW是衡量抽油機性能優(yōu)劣的重要指標(biāo),減速器的選型按典型工況下最大凈扭矩 Tmax決定額定扭矩,按均方根扭矩 Te驗算安全系數(shù)。圖 3是 CYJ7-2.5-26HY型整體彎游梁式抽油機與常規(guī)游梁式抽油機的扭矩計算曲線?？擅黠@看出,整體彎游梁式抽油機曲柄軸凈扭矩曲線 Tn波動減小,而且全是正值,也就是說整體彎游梁式抽油機消除了“負(fù)扭矩”現(xiàn)象,平衡效果好于常規(guī)機。

圖3 曲柄軸扭矩曲線

根據(jù)扭矩曲線圖可以看出,CYJ7-2.5-26HY型整體彎游梁式抽油機的減速器最大輸出扭矩在 20 kN·m左右,為了確保油田的生產(chǎn)安全,選定減速器額定扭矩26 kN·m的 ZLH750-26HB型減速器。

4 技術(shù)參數(shù)(如表1)

表1 CYJ7-2.5-26HY型抽油機技術(shù)參數(shù)

5 室內(nèi)試驗與評價

CYJ7-2.5-26HY型整體彎游梁式抽油機按照SY/T5044-2003標(biāo)準(zhǔn)進行廠內(nèi)型式試驗和檢測,最大懸點載荷能力 70 kN,實測沖程為 2.47、1.82 m,沖次為 5.05、3.55、2.60 min-1,其他各項指標(biāo)均在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)。

2008年,新疆質(zhì)監(jiān)局和國家油氣田井口設(shè)備質(zhì)檢中心(江漢所)對 7型抽油機進行了檢測,各項指標(biāo)均符合要求。

6 工業(yè)性試驗和測試

2007-10-28在長慶油田采油三廠紅井子作業(yè)區(qū)某井進行了同井對比測試。該井的基本參數(shù)和測試數(shù)據(jù)如表 2。2臺抽油機載荷和采液量相近,CYJ7-2.5-26HY型整體彎游梁式抽油機平衡率達到了90%以上,體現(xiàn)出優(yōu)異的平衡率和節(jié)能效果。

表2 測試數(shù)據(jù)對比

7 特點

CYJ7-2.5-26HY型整體彎游梁式抽油機自2007-10-28投入生產(chǎn)運行以來,目前已經(jīng)在長慶油田推廣使用了 150臺,該型抽油機具有以下特點:

a) 實現(xiàn) 2.5 min-1超低沖次,滿足低滲透油田開采的生產(chǎn)需要,延長機、桿、泵采油系統(tǒng)使用壽命和檢修周期。

b) 結(jié)構(gòu)形式簡單可靠,故障率低。降低電機、皮帶、減速器及連桿組系的負(fù)荷,易損件使用壽命提高,維護費用和配件費用下降。

c) 操作安全性高。調(diào)沖程、調(diào)平衡簡單易行,平衡率高。改變了需要吊車輔助的傳統(tǒng)作業(yè)方法,勞動強度和作業(yè)費用降低,作業(yè)效率大幅度提高。

d) 平衡特性好,匹配油田的生產(chǎn)需要,節(jié)能并降低油田的采購和運行費用。

8 結(jié)論

1) CYJ7-2.5-26HY型整體彎游梁式抽油機采用游梁平衡方式,平衡率高,降低了曲柄軸扭矩,提高了效率和使用壽命。

2) 最低沖次達 2.6 min-1,滿足了低滲透油藏的生產(chǎn)要求。

3) 增加了抽油機系列,實現(xiàn)了設(shè)備選型和生產(chǎn)運行精細(xì)化管理,對提高超低滲透油田的開發(fā)效益起到了關(guān)鍵作用。

[1] 鄔亦炯,劉卓鈞,趙貴祥,等.抽油機[M].北京:石油工業(yè)出版社,1994.

[2] 張曉東,賈國超.關(guān)于我國抽油機發(fā)展的幾點思考[J].石油礦場機械,2008,37(1):24-27.

[3] 章 敬,李 偉,李紹奇,等.CYJ5-1.8-18HY型整體彎游梁式抽油機的設(shè)計和應(yīng)用 [J].石油礦場機械, 2008,37(9):82-85.

Design ing and Application on CYJ7-2.5-26HY Pumping Un it

HUANGWei1,L IU Xian1,J IXiao-ke1,L IN Quan2,GAO Chang-le2,GONG Xiao-ming2
(1.O il&Gas Technology Research Institute,Changqing O ilfield Com pany,Xi’an710018,China; 2.No.3M achine Tool Plant of Xinjiang,U rum qi830013,China)

CYJ7-2.5-26HY bend walking beam pumping unit is a new kind of energy-saving pumping unit,which was designed according to Changqing Oilfield Company’s requirement. It could solve the problem that usingModel 8 pumping unit,the load on polished rod was surplus andModel 6 pumping unitwas inadequate.The balance method used in this kind of pumping unit adopts bend walking beam structure,adding or subtracting the balanceweight to keep and adjust balance ofpumping unit,also realizes high balance rate,protection and energy-save.It has high quality and low cost,satisfies the need in ChangqingOilfield and manages the equipments easily,reduces the cost on equipments and operation cost.

low per meability reservoir;beam pumping unit;stroke perminute;beam equilibrium

1001-3482(2010)05-0033-03

TE933.103

B

2009-11-05

黃 偉 (1962-),男,甘肅酒泉人,高級工程師,1983年畢業(yè)于甘肅廣播電視大學(xué)機械專業(yè),2004年畢業(yè)于西安理工大學(xué)工商管理碩士學(xué)院,主要從事采油工藝及配套工具的研究,E-mail:hw_cq@petrochina.com.cn。