長(zhǎng)慶油田抽油機(jī)技術(shù)創(chuàng)新綜述

李寧會(huì),吉效科

(長(zhǎng)慶油田公司設(shè)備管理處,西安710021)

長(zhǎng)慶油田抽油機(jī)技術(shù)創(chuàng)新綜述

李寧會(huì),吉效科

(長(zhǎng)慶油田公司設(shè)備管理處,西安710021)

介紹了長(zhǎng)慶油田公司近年來在抽油機(jī)方面的技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品,主要有無水泥基礎(chǔ)抽油機(jī)、抽油機(jī)集中潤(rùn)滑、低沖次抽油機(jī)、一拖多變頻軟啟動(dòng)裝置、井下潛油電動(dòng)往復(fù)泵、皮帶抽油機(jī)、一拖二抽油機(jī)、7型抽油機(jī)、實(shí)心皮帶輪、抽油機(jī)井遠(yuǎn)程報(bào)警等,可供國內(nèi)其他油田借鑒。

長(zhǎng)慶油田;抽油機(jī);創(chuàng)新

長(zhǎng)慶油田現(xiàn)有約20 000臺(tái)抽油機(jī),占設(shè)備總數(shù)的50%以上。抽油機(jī)的電耗占總電耗的45%,2009年新增抽油機(jī)約5 300臺(tái)。開展抽油機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新,對(duì)節(jié)能和降低投資意義很大。

1 技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品

1.1 無水泥基礎(chǔ)抽油機(jī)

我國在用抽油機(jī)大多采用鋼筋水泥塊做基礎(chǔ),制做、運(yùn)輸、安裝比較麻煩,更換抽油機(jī)時(shí)必須要有相匹配的基礎(chǔ)。國外出現(xiàn)無水泥基礎(chǔ)抽油機(jī)后,長(zhǎng)慶油田進(jìn)行了這項(xiàng)嘗試。長(zhǎng)慶油田地處黃土高原,地表多是濕陷性黃土,使用無水泥基礎(chǔ)抽油機(jī)應(yīng)防止抽油機(jī)下陷。

對(duì)于CYJ8-3-26HB型抽油機(jī),為防止抽油機(jī)前傾,底座前部加長(zhǎng)400 mm,這樣光桿載荷達(dá)320 kN也不會(huì)前傾;原底座寬度1 m,現(xiàn)為1.8 m,每邊加寬0.4 m,以增大抗側(cè)翻能力;原距離井口1.7 m,現(xiàn)距離井口1.3 m。地基采用現(xiàn)場(chǎng)伴和3∶7灰土的方法,在保證懸繩器不碰井口的原則下,盡量降低灰土厚度,最小厚度應(yīng)在300 mm以上。由于現(xiàn)場(chǎng)伴和灰土冬季不能施工,根據(jù)長(zhǎng)慶油田許多新井投產(chǎn)要在11月前進(jìn)行的實(shí)際情況,在工廠直接在底座內(nèi)灌注水泥,現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)夯實(shí)素土后直接放上灌注水泥后的金屬底座。經(jīng)計(jì)算,3∶7灰土的強(qiáng)度滿足抽油機(jī)的壓強(qiáng)要求,安全系數(shù)可達(dá)2.8。

為降低因加大底座尺寸而增加的成本,對(duì)只在前后兩端加寬的工字形底座和只在前兩端加寬的T形底座分別進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。2007-05,第1臺(tái)無水泥基礎(chǔ)CYJ W8-3-26HF型抽油機(jī)在采油三廠新寨作業(yè)區(qū)元232井投入使用。目前已有2 819臺(tái)在用,其中寬底座抽油機(jī)13臺(tái),工字形底座抽油機(jī)70臺(tái),其余是 T形底座抽油機(jī),運(yùn)行正常,未出現(xiàn)下陷、振動(dòng)等問題。

采用無水泥基礎(chǔ)底座后,僅 T形底座抽油機(jī)每臺(tái)可節(jié)約?5 000元左右。

1.2 集中潤(rùn)滑抽油機(jī)

長(zhǎng)慶油田絕大多數(shù)是游梁式抽油機(jī),型號(hào)有3、4、5、6、7、8、10型等,每臺(tái)抽油機(jī)有4個(gè)注脂嘴,注脂時(shí)需停機(jī)和爬高作業(yè),工作量大且危險(xiǎn)。從2002年開始,在抽油機(jī)上安裝集中潤(rùn)滑裝置,將注脂口設(shè)在支架下端,通過分配器將油脂引向4個(gè)軸承部位,人工定時(shí)注脂。優(yōu)點(diǎn)是可不停機(jī)潤(rùn)滑,不影響生產(chǎn);可不爬高作業(yè),比較安全;可在軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)注脂,使廢脂均勻擠出,而靜態(tài)注脂油脂易走捷路。

這種潤(rùn)滑方式由于分配器價(jià)格較高,改用從4個(gè)軸承處直接引4條管線到支架下端,分別注脂。目前,長(zhǎng)慶油田新增的抽油機(jī)已全部采用集中潤(rùn)滑,現(xiàn)場(chǎng)已有800多臺(tái)在用。

1.3 低沖次抽油機(jī)

長(zhǎng)慶油田目前平均單井液量不足5 m3/d,原來使用的抽油機(jī)沖次普遍太高,導(dǎo)致空抽、干磨、系統(tǒng)效率低。為此,增設(shè)中間皮帶輪,形成二級(jí)皮帶減速,將沖次降到3 min-1以下,但現(xiàn)場(chǎng)改裝費(fèi)用較高。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求,2005年開始采用減速比為1∶44的減速箱,并在現(xiàn)場(chǎng)試用,從2008年開始大面積推廣低沖次抽油機(jī),新抽油機(jī)都配減速比為1∶44的減速箱、8極電機(jī),使沖次達(dá)到2.5、3.5、510 min-1。

1.4 一拖多變頻軟啟動(dòng)裝置

針對(duì)抽油機(jī)的節(jié)電問題,進(jìn)行了變頻軟啟動(dòng)一拖多試驗(yàn)。為了滿足抽油機(jī)啟動(dòng)需要,通常配備的電機(jī)功率較大,一般是實(shí)際功率的2倍以上,造成功率因數(shù)較低、電耗較大。變頻軟啟動(dòng)一拖多是在叢式井井場(chǎng)用1臺(tái)變頻軟啟動(dòng)裝置帶動(dòng)多臺(tái)抽油機(jī),用1臺(tái)控制柜分別啟動(dòng)多臺(tái)抽油機(jī)。變頻軟啟動(dòng)可大幅降低啟動(dòng)電流,從而降低抽油機(jī)的裝機(jī)功率,還可降低電網(wǎng)及變壓器的投資及運(yùn)行電耗。6型抽油機(jī)機(jī)過去要裝11 kW電機(jī),采用變頻軟啟動(dòng)裝置后,只需裝7.5 kW電機(jī)。目前有27臺(tái)變頻軟啟動(dòng)裝置在現(xiàn)場(chǎng)使用。

1.5 井下潛油電動(dòng)往復(fù)泵

井下潛油電動(dòng)往復(fù)泵組由變壓器、控制柜、井口懸掛器、潛油電纜、柱塞泵、井下潛油直線電機(jī)等組成。分別于2007-09在采油一廠3口井下入井下潛油電動(dòng)往復(fù)泵,2008年在29口井下入井下潛油電動(dòng)往復(fù)泵進(jìn)行試驗(yàn)。

1.5.1 試驗(yàn)參數(shù)

泵徑 ?32 mm

揚(yáng)程 2 500 m

電機(jī)沖程 1.2 m

電壓 660 V

功率 36 kW

1.5.2 試驗(yàn)結(jié)果

第1批3口井試驗(yàn)情況如表1。在試驗(yàn)中出現(xiàn)了電機(jī)動(dòng)子永久磁環(huán)被腐蝕、未裝循環(huán)閥不便熱洗、電纜磨壞等問題,分別采取磁環(huán)內(nèi)外采用耐腐蝕材料包裹、加裝循環(huán)閥、采用小直徑油管等整改措施后,又下井繼續(xù)試驗(yàn)。

經(jīng)測(cè)試表明,井下潛油電動(dòng)往復(fù)泵可提高泵效20%[1],王99-35井節(jié)電達(dá)2319%[2],測(cè)試結(jié)果如表2～3。

表1 井下潛油電動(dòng)往復(fù)泵第1批3口井試驗(yàn)結(jié)果

表2 井下潛油電動(dòng)往復(fù)泵泵效測(cè)試結(jié)果對(duì)比

表3 王99-35井耗電量測(cè)試結(jié)果對(duì)比

1.5.3 投資比較

在井深1 600 m以內(nèi),潛油電動(dòng)往復(fù)泵系統(tǒng)(含電纜、電機(jī)、泵、輔助設(shè)施)與機(jī)桿泵系統(tǒng)相比投資少,如表4。

表4 1 600 m以內(nèi)潛油電動(dòng)往復(fù)泵系統(tǒng)與機(jī)桿泵系統(tǒng)投資概算

1.6 皮帶抽油機(jī)

長(zhǎng)慶油田于2004年使用第1臺(tái)RT500-8-3-13型皮帶抽油機(jī),目前共有36臺(tái)在用,使用效果較好,系統(tǒng)效率高,耗電少;底座內(nèi)灌注水泥,自帶基礎(chǔ),安裝方便;故障率低;沖次調(diào)整方便,最低沖次可達(dá)1.8 min-1。

采油三廠對(duì)同一區(qū)塊3種8型抽油機(jī)進(jìn)行了測(cè)試,30臺(tái)復(fù)合平衡機(jī)、40臺(tái)彎梁機(jī)、4臺(tái)皮帶機(jī)的平均輸入功率分別為4.32、3.24、2.93 kW[3]。

1.7 一拖二抽油機(jī)

一拖二抽油機(jī)即2臺(tái)抽油機(jī)共用1臺(tái)電機(jī)和1臺(tái)減速器,2臺(tái)抽油機(jī)互相平衡,每臺(tái)抽油機(jī)尾端可電動(dòng)伸縮,進(jìn)行游梁平衡調(diào)節(jié)。當(dāng)1臺(tái)修井時(shí),摘除其連桿下端聯(lián)接,可單獨(dú)運(yùn)行任一臺(tái)抽油機(jī),如圖1。2009年引進(jìn)后在采油八廠投產(chǎn)3臺(tái)。

1.7.1 技術(shù)參數(shù)

型號(hào) CYJDT/Ⅱ-8-2.5-37HF

懸點(diǎn)載荷 80 kN

沖程 2.5、2.0、1.6 m

沖次 2.5、3.5、5.0 min-1

減速器額定輸出扭矩 37 kN·m

傳動(dòng)比 41.34

電機(jī)功率 22 kW

電機(jī)轉(zhuǎn)速 730 r/min

圖1 一拖二抽油機(jī)現(xiàn)場(chǎng)

1.7.2 測(cè)試結(jié)果

對(duì)比游梁平衡抽油機(jī)(對(duì)比井)和一拖二平衡抽油機(jī)(測(cè)試井),沖次3.5 min-1、沖程2.5 m,其生產(chǎn)參數(shù)如表5。

用PMTS2.1型組合式系統(tǒng)效率測(cè)試儀和電度表2種方式對(duì)3組抽油機(jī)進(jìn)行測(cè)試。用PMTS2.1型抽油機(jī)井系統(tǒng)效率測(cè)試分析儀測(cè)試的數(shù)據(jù)如表6。

表5 游梁平衡抽油機(jī)與一拖二相位平衡抽油機(jī)生產(chǎn)參數(shù)對(duì)比

對(duì)第1組用電度表進(jìn)行對(duì)比計(jì)量測(cè)試。對(duì)比井鐵93-86井測(cè)試195.5 h,計(jì)350 kW·h,折算功率為1.79 kW,日產(chǎn)液量1.33 t,日噸液耗電32.3 (kW·h)/t;一拖二測(cè)試井鐵84-98井和鐵85-96井共測(cè)試763 h,計(jì)3 646 kW·h,折算功率為4.78 kW,日產(chǎn)液量4.29 t,日噸液耗電26.7(kW·h)/t,節(jié)電率為17.27%。

1.8 7型抽油機(jī)

由于長(zhǎng)慶油田超低滲油田單井產(chǎn)量低,需要進(jìn)行低成本開發(fā)。過去抽油機(jī)只有6型、8型,在超低滲透油田,用6型嫌小,用8型嫌大。2007年開發(fā)了7型抽油機(jī),現(xiàn)已安裝890臺(tái),比用8型抽油機(jī)單臺(tái)節(jié)約?1.6萬元。

1.9 實(shí)心皮帶輪

抽油機(jī)是在不均勻工況下工作,為平衡載荷,通常采用加平衡塊方式,游梁式抽油機(jī)是在曲柄上或游梁上加平衡塊,這是一種在低速端蓄能的方式。

表6 用系統(tǒng)效率測(cè)試儀測(cè)試一拖二相位平衡抽油機(jī)井節(jié)電效果

長(zhǎng)慶油田曾在1998年試驗(yàn)過在電動(dòng)機(jī)軸上裝蓄能器加離合器結(jié)構(gòu),測(cè)試表明有節(jié)能效果,但限于操作習(xí)慣和離合器的可靠性,未能成功。根據(jù)內(nèi)燃機(jī)飛輪和沖床飛輪的蓄能原理,進(jìn)行了抽油機(jī)高速端蓄能方式試驗(yàn),即在減速器輸入軸上蓄能。為此,將減速箱皮帶輪改為實(shí)心皮帶輪,如圖2。2003年在現(xiàn)場(chǎng)安裝了10臺(tái)實(shí)心皮帶輪抽油機(jī),目前都在使用。

圖2 減速箱上的實(shí)心皮帶輪

2004-03-01—03-05,長(zhǎng)慶石油勘探局節(jié)能監(jiān)測(cè)站對(duì)采油三廠盤古梁作業(yè)區(qū)和五里灣二區(qū)6臺(tái)CYJ8-2.5-26HY型抽油機(jī)在相同工況下使用實(shí)心皮帶輪與空心皮帶輪的對(duì)比測(cè)試顯示了較好的效果。測(cè)試結(jié)果如表7～8[4]。

2009-11,采油六廠用2種方法對(duì)3臺(tái)10型調(diào)徑變矩抽油機(jī)進(jìn)行了實(shí)心與空心皮帶輪的對(duì)比測(cè)試。用PMTS2.1型抽油機(jī)井系統(tǒng)效率測(cè)試分析儀測(cè)試的數(shù)據(jù)如表9。

由表9可知,抽油機(jī)安裝實(shí)心皮帶輪后,改善了平衡效果,綜合節(jié)電率為181-21井0.85%,181-23井7.15%,181-22井5.97%,3口井平均綜合節(jié)電率為4.66%。

表7 實(shí)心與空心皮帶輪抽油機(jī)對(duì)比測(cè)試結(jié)果

表8 實(shí)心與空心皮帶輪抽油機(jī)系統(tǒng)效率對(duì)比計(jì)算結(jié)果 %

表9 用系統(tǒng)效率測(cè)試分析儀對(duì)比測(cè)試結(jié)果

采取掛電能表的方法對(duì)這3臺(tái)抽油機(jī)進(jìn)行耗電 量的測(cè)試,測(cè)試結(jié)果如表10。

表10 用電能表對(duì)比測(cè)試結(jié)果

由表10可知,實(shí)心皮帶輪比空心皮帶輪平均單臺(tái)抽油機(jī)日耗電量節(jié)約71425 kW·h,節(jié)電率為: 181-21井5112%,181-23井814%,181-22井14142%, 3口井平均節(jié)電率為913%。

采用2種方式測(cè)試表明,采用實(shí)心皮帶輪有節(jié)電效果。但試驗(yàn)井?dāng)?shù)較少,測(cè)試時(shí)間較短,還需進(jìn)一步測(cè)試評(píng)價(jià)。

1.10 游梁平衡抽油機(jī)

長(zhǎng)慶油田過去大多是曲柄平衡抽油機(jī),應(yīng)用彎梁式抽油機(jī)后,使得游梁平衡抽油機(jī)調(diào)節(jié)平衡很容易,只需在地面上增減小平衡塊就可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確平衡。與曲柄平衡抽油機(jī)相比,彎梁式抽油機(jī)平衡效果好[5],可提高系統(tǒng)效率;調(diào)平衡方便;由于去掉了龐大的曲柄和曲柄平衡塊,使整機(jī)質(zhì)量輕,制造成本降低,相同參數(shù)的8型機(jī),游梁平衡機(jī)比曲柄平衡機(jī)質(zhì)量輕2 t,價(jià)格下降?1萬多元。從2009年開始,長(zhǎng)慶油田新裝抽油機(jī)全部為游梁平衡式。

1.11 抽油機(jī)井遠(yuǎn)程報(bào)警

抽油機(jī)井需人工定時(shí)巡井,占用人工較多。研制了抽油機(jī)井遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng),目的是減少人工巡井,在站內(nèi)得到故障報(bào)警后,再去現(xiàn)場(chǎng)處理。抽油機(jī)井遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)利用已有的單井功圖定時(shí)無線傳輸系統(tǒng)進(jìn)行傳輸,不需另建傳輸設(shè)備。抽油機(jī)井遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的主要項(xiàng)目有油壓、套壓、電參數(shù)、自動(dòng)投球、自動(dòng)加藥、井場(chǎng)防盜等,2009年在新投抽油機(jī)井上已全面推廣。

2 建議

a) 繼續(xù)使用井下潛油電動(dòng)往復(fù)泵,暫不擴(kuò)大規(guī)模,考驗(yàn)使用壽命,待無故障期超過500 d后再大面積推廣。使用井下潛油電動(dòng)往復(fù)泵是抽油方式的革命性變化。

b) 10型及其以上機(jī)型首選皮帶抽油機(jī),機(jī)型越大,皮帶抽油機(jī)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)越突出。

c) 推廣低沖次、無水泥基礎(chǔ) T形底座、1拖多、游梁平衡、集中潤(rùn)滑模式的游梁抽油機(jī)。

d) 擴(kuò)大試驗(yàn)一拖二抽油機(jī),進(jìn)一步驗(yàn)證其可靠性。

3 結(jié)語

長(zhǎng)慶油田近年在抽油機(jī)方面進(jìn)行的技術(shù)創(chuàng)新工作取得了一些成果,但需要研究探索的新產(chǎn)品還很多,例如更低沖次抽油機(jī)、調(diào)參方便的抽油機(jī)、更節(jié)能且可靠的抽油機(jī)等,長(zhǎng)慶油田將繼續(xù)進(jìn)行這方面的探索。

[1] 亢志剛,景萬得,張 昊.無桿往復(fù)式地下抽油機(jī)在安塞油田的應(yīng)用[G].長(zhǎng)慶油田公司2008年設(shè)備工程論文匯編.

[2] 亢志剛,景萬得,汪 勇.安塞油田直線電機(jī)無桿采油技術(shù)試驗(yàn)效果評(píng)價(jià)[G].長(zhǎng)慶油田公司2009年設(shè)備工程論文匯編.

[3] 劉豐寧,王 鵬,張殿龍.皮帶抽油機(jī)的應(yīng)用及效果評(píng)價(jià)[G].長(zhǎng)慶油田公司2007年設(shè)備工程論文匯編.

[4] 長(zhǎng)慶油田公司采油三廠.采油三廠實(shí)心皮帶輪抽油機(jī)試驗(yàn)匯報(bào)[G].長(zhǎng)慶油田公司2008年抽油機(jī)研討會(huì)會(huì)議材料匯編.

[5] 章 敬,李 偉,李紹奇,等.CYJ5-118-18HY型整體彎游梁式抽油機(jī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械, 2008,37(9):82-85.

Summarization of Pumping Unit Technical Innovation

LI Ning-hui,J I Xiao-ke
(Equipment Management Department,Changqing Oilf ield Company,Xi’an710021,China)

A new pumping unit was developed in recent years,covering several items,including baseless pumping unit,centralized lubrication,low-stroke,a delayed multi-frequency soft-start, downhole submersible electric,belts pumping units,two pumping units in one drive,Model 7 pumping units,solid pulley,remote alarm.

Changqing oilfield;pumping unit;innovation

1001-3482(2010)04-0042-06

TE933.1

A

2009-10-23

李寧會(huì)(1959-),男,陜西禮泉人,高級(jí)工程師,從事油田設(shè)備管理工作,E-mail:lnh1_cq@petrochina.com.cn。