長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)在長(zhǎng)慶油田的應(yīng)用

郭順清

（長(zhǎng)慶油田分公司物資采購(gòu)管理部，西安710021） ＊

長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)在長(zhǎng)慶油田的應(yīng)用

郭順清

（長(zhǎng)慶油田分公司物資采購(gòu)管理部，西安710021）＊

介紹了長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)的工作原理、整體結(jié)構(gòu)及在長(zhǎng)慶油田推廣應(yīng)用情況。從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的角度對(duì)該機(jī)進(jìn)行了較為深入的評(píng)價(jià)，并提出了發(fā)揮該抽油機(jī)優(yōu)勢(shì)應(yīng)當(dāng)注意的事宜。

長(zhǎng)沖程抽油機(jī)；長(zhǎng)慶油田；智能化 ；應(yīng)用

常規(guī)游梁式抽油機(jī)在油田長(zhǎng)期應(yīng)用中，主要有3個(gè)缺點(diǎn)［1－2］：①能耗高，不同類型、不同系列常規(guī)抽油機(jī)平均單臺(tái)裝機(jī)容量為32.6kW，約占陸上油氣田生產(chǎn)用電量的34.4%；②效率低，系統(tǒng)效率僅為20%左右；③調(diào)整參數(shù)復(fù)雜。這些缺點(diǎn)是受常規(guī)抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式的限制而存在，難以克服，造成平衡效果差、動(dòng)載荷大、能耗高等現(xiàn)象。2009年以來(lái)，長(zhǎng)慶油田積極拓寬增效挖潛渠道，尋求節(jié)能降耗空間，針對(duì)油田低滲透井的產(chǎn)液量低、系統(tǒng)效率低、抽油機(jī)能耗較大的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多次論證和研究，于2009－10－20在采油一廠張渠作業(yè)區(qū)東60－21井安裝了1臺(tái)WCYJK6－5－10Z型長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)；于2009－11－19在采油三廠紅井子作業(yè)區(qū)XW35井安裝了1臺(tái)WCYJK8－5－20Z型長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)；于2009－12－01在采油二廠南梁作業(yè)區(qū)午69井安裝了1臺(tái)WCYJK8－5－20Z型長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。

為確保試驗(yàn)順利進(jìn)行，油田公司相關(guān)職能部門和采油廠工程技術(shù)人員進(jìn)行全程跟蹤，通過(guò)更換光桿、調(diào)參、調(diào)平衡等一系列安裝調(diào)試工作，使3臺(tái)試驗(yàn)抽油機(jī)正式投入運(yùn)行。與此同時(shí)，抽油機(jī)廠家對(duì)采油廠相關(guān)技術(shù)人員以及基層操作人員進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)知識(shí)培訓(xùn)，對(duì)功圖、液面以及電參數(shù)的測(cè)試做了現(xiàn)場(chǎng)演示，對(duì)于長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)在使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)以及各種故障如何處理做出詳細(xì)的講解和培訓(xùn)。為進(jìn)一步評(píng)價(jià)長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)在長(zhǎng)慶油田的適應(yīng)性，為油田低產(chǎn)液井抽油機(jī)的改造和節(jié)能推廣做了充分的技術(shù)儲(chǔ)備。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)主要由上平臺(tái)、機(jī)架、配重箱、底座、控制柜和基礎(chǔ)等組成。如圖1所示。

上平臺(tái)上主要布置動(dòng)力機(jī)組。由調(diào)速換向電機(jī)、輪胎聯(lián)軸器、減速器、制動(dòng)器、柱銷聯(lián)軸器、滾筒、導(dǎo)向輪、井口膠帶和配重膠帶等組成。其傳動(dòng)方式是：電機(jī)通過(guò)輪胎聯(lián)軸器傳動(dòng)減速器和制動(dòng)器，減速器通過(guò)柱銷聯(lián)軸器傳動(dòng)滾筒，滾筒上正反2個(gè)方向纏繞有配重膠帶和井口膠帶，配重膠帶連接配重箱，實(shí)現(xiàn)精確配重，平衡井口載荷；井口膠帶通過(guò)懸繩器與光桿連接，帶動(dòng)光桿實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。

圖1 長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)

機(jī)架是連接底座及支撐上平臺(tái)、實(shí)現(xiàn)最大沖程的塔架結(jié)構(gòu)。機(jī)架左右兩側(cè)有配重箱運(yùn)行導(dǎo)軌，配重箱在機(jī)架內(nèi)沿導(dǎo)軌上下運(yùn)行，機(jī)架一側(cè)設(shè)有換向器和上下限位器，機(jī)架后側(cè)設(shè)有扶梯，為安裝、調(diào)試、維護(hù)、保養(yǎng)上平臺(tái)上的設(shè)備提供通道。

配重箱分為上下2個(gè)長(zhǎng)方形箱體，箱體內(nèi)裝有每塊20kg的配重塊若干個(gè)。上箱體確保其總質(zhì)量在抽油機(jī)單邊提升能力范圍內(nèi)，下箱體則輔助配重箱體。箱體兩側(cè)各有2個(gè)導(dǎo)輪，使其沿機(jī)架導(dǎo)軌上下運(yùn)行，確保配重箱上下運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠。

控制柜是整機(jī)的電源與運(yùn)行控制裝置，主要由控制器、操作面板、恒溫系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)和遠(yuǎn)程操控接口等組成，是控制動(dòng)力電源、電機(jī)、制動(dòng)器、換向器和限位器以及運(yùn)行參數(shù)的中心。

底座是一長(zhǎng)方形框架結(jié)構(gòu)，用于支撐機(jī)架、上平臺(tái)等。

長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)采用直接智能控制的電機(jī)轉(zhuǎn)向來(lái)實(shí)現(xiàn)抽油桿的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，電機(jī)的動(dòng)力經(jīng)減速器、滾筒和傳動(dòng)膠帶傳遞給光桿，縮短了動(dòng)力傳遞路線，提高了系統(tǒng)效率。

采用塔架式結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)增加機(jī)架高度來(lái)實(shí)現(xiàn)最大沖程的范圍（僅增加極少的整機(jī)質(zhì)量）。采用砝碼式一次平衡方式，實(shí)現(xiàn)了精確平衡。結(jié)合IT技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)，采用換向器、限位器和控制柜組合，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化設(shè)計(jì)和抽油機(jī)工作參數(shù)智能調(diào)節(jié)和控制，徹底解決了常規(guī)游梁式抽油機(jī)調(diào)節(jié)工作參數(shù)的復(fù)雜問(wèn)題。

為了提高電機(jī)頻繁換向啟動(dòng)的壽命和可靠性，采用智能模擬數(shù)字混合控制的調(diào)速換向電機(jī)——開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)，并針對(duì)電網(wǎng)、井下實(shí)際可能出現(xiàn)的各種情況進(jìn)行了預(yù)分析和預(yù)處理，以確保整機(jī)運(yùn)行的可靠性。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)于2009年進(jìn)入長(zhǎng)慶油田試驗(yàn)以來(lái)，在長(zhǎng)慶油田采油一廠、采油二廠、采油三廠、采油八廠共4個(gè)采油廠7個(gè)作業(yè)區(qū)安裝了55臺(tái)長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)，主要機(jī)型為6型和8型2種。表1列出了各個(gè)采油廠應(yīng)用情況。

表1 長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)應(yīng)用分布匯總

2009－10－26—2009－10－29長(zhǎng)慶石油勘探局節(jié)能監(jiān)測(cè)站對(duì)采油一廠張渠作業(yè)區(qū)東60－21井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)節(jié)能對(duì)比測(cè)試，原東60－21井安裝的是CYJY5－1.8－13HB型異相型游梁式抽油機(jī)，更換WCYJK6－5－10Z型長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)后，日產(chǎn)液量提高了0.77m3，抽油機(jī)系統(tǒng)效率上升了6.7%，有功節(jié)電率為28.36%，無(wú)功節(jié)電率為90.78%，綜合節(jié)電率為32.83%。測(cè)試數(shù)據(jù)如表2。

2009－11－27—2009－12－24長(zhǎng)慶石油勘探局節(jié)能監(jiān)測(cè)站對(duì)采油二廠南梁作業(yè)區(qū)午69井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)節(jié)能對(duì)比測(cè)試，原午69井安裝的是CYJY8－2.5－26HF異相型游梁式抽油機(jī)，更換WCYJK8－5－20Z型長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)后，日產(chǎn)液量提高了0.13m3，功率因數(shù)提高了0.53，抽油機(jī)系統(tǒng)效率上升了2.8%，有功節(jié)電率為21.03%，無(wú)功節(jié)電率為88.5%，綜合節(jié)電率為33.01%。測(cè)試數(shù)據(jù)如表3。

表2 采油一廠東60－21抽油機(jī)對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)

對(duì)比測(cè)試表明：長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)的電機(jī)功率因素為0.92左右，高于《石油企業(yè)節(jié)能檢測(cè)綜合評(píng)價(jià)方法》的規(guī)定指標(biāo)要求。長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)的平衡度在90%以上，也優(yōu)于《石油企業(yè)節(jié)能檢測(cè)綜合評(píng)價(jià)方法》規(guī)定的80%的要求。

2011年，長(zhǎng)慶油田公司應(yīng)用了52臺(tái)8型長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)，隨機(jī)對(duì)4口油井進(jìn)行了節(jié)能對(duì)比檢測(cè)，平均有功節(jié)電率率為30.28%，平均無(wú)功節(jié)電率為87.57%，平均綜合節(jié)電率為32.70%，平均系統(tǒng)效率提高了6.65%，檢測(cè)結(jié)果如表4所示。跟蹤檢測(cè)結(jié)果顯示，平均系統(tǒng)效率為28.25%，平均平衡度90.75%，平均功率因數(shù)為0.921，數(shù)據(jù)如表5所示。

表3 采油二廠午69井抽油機(jī)節(jié)能對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)

表4 長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)與常規(guī)游梁式抽油機(jī)對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)

表5 長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)跟蹤測(cè)試數(shù)據(jù)

55臺(tái)長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)在長(zhǎng)慶油田的正常運(yùn)行充分展示了該抽油機(jī)的顯著優(yōu)點(diǎn)。

1） 節(jié)能效果顯著，平均比游梁式抽油機(jī)節(jié)能32.70%。

2） 可靠性高，自動(dòng)控制系統(tǒng)能最大限度地保證設(shè)備、油井和作業(yè)人員的安全。

3） 智能化程度高，可以在不停機(jī)工況下，無(wú)級(jí)調(diào)整沖程和沖次。

4） 具有長(zhǎng)沖程、低沖次特點(diǎn)，可緩解機(jī)、桿、泵的磨損，延長(zhǎng)抽油機(jī)和抽油桿的使用壽命，延長(zhǎng)修井作業(yè)周期。

5） 占地面積小，既適合于普通油井，又適合于叢式井或井場(chǎng)空間受限的區(qū)塊。

6） 調(diào)整平衡簡(jiǎn)單方便，可實(shí)現(xiàn)精確平衡。

雖然該抽油機(jī)具有比較顯著的優(yōu)點(diǎn)，但是也需要精心使用和維護(hù)，從測(cè)試的數(shù)據(jù)以及平時(shí)的使用中不難發(fā)現(xiàn)要充分發(fā)揮該抽油機(jī)的優(yōu)越性，就必須注意配套長(zhǎng)沖程抽油泵和長(zhǎng)光桿，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程的優(yōu)勢(shì)；經(jīng)常性微調(diào)抽油機(jī)的平衡度，使其在接近理想狀態(tài)下工作，有利于最大限度地發(fā)揮節(jié)能效果。

3 改進(jìn)和建議

1） 將配重箱導(dǎo)軌更換為耐磨材料，或者滑輪采用非金屬材料，降低運(yùn)行噪聲。

2） 在配重箱底部，安裝防撞擊裝置，防止因巡護(hù)不到位，致使抽油機(jī)配重箱因皮帶斷裂，出現(xiàn)配重箱墜落，產(chǎn)生沖擊而引起火花，導(dǎo)致井場(chǎng)起火。

3） 由于長(zhǎng)慶油田油井產(chǎn)液量大多為0.5～20.0m3／d，油井多半為間隙出油，含氣量大，因此該抽油機(jī)在滿足0.5～20.0m3／d的生產(chǎn)需求時(shí)［3］，最好將沖次從0～4min－1提升至0～9min－1。

4） 建議開(kāi)發(fā)油井液面監(jiān)視功能，以達(dá)到自動(dòng)實(shí)現(xiàn)間抽作業(yè)的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)沖程智能抽油機(jī)是一種具有高效、節(jié)能、智能化的新型抽油機(jī)，該抽油機(jī)的沖程、沖次可在不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)整，采用砝碼調(diào)節(jié)平衡的方式，使油井達(dá)到最佳的平衡度?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該型抽油機(jī)能夠較好地適應(yīng)長(zhǎng)慶油田生產(chǎn)的需要。

［1］ 張學(xué)魯，于勝存，白仲穎，等.立式抽油機(jī)運(yùn)行機(jī)理及典型結(jié)構(gòu)［M］.東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2009.

［2］ 張喜順，吳曉東，周 朝，等.塔架式數(shù)控抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)特性分析［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2012，41（8）：63－65.

［3］ 韓二濤，黃 偉，甘慶明，等.低滲透油田抽油機(jī)井系統(tǒng)效率及評(píng)價(jià)指標(biāo)［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2012，41（8）：69－72.

Application of Long Stroke Intellective Pumping Unit in Changqing Oilfield

GUO Shun－qing
（Department of Purchasing Management，Changqing Oilfield Company，Xi′an 710021，China）

In the paper，the working principle，structure design and actual application in changqing oilfield of long stroke intellective pumping unit are introduced in detail.The pumping unit is evaluated in depth on the actual application layer.The advantage of the pumping unit and how to use it best are introduced in the end.

long stroke pumping unit；changqing oilfield；intelligence；application

1001－3482（2012）11－0075－04

TE933.1

B

2012－07－15

郭順清（1977－），男，甘肅會(huì)寧人，經(jīng)濟(jì)師，碩士研究生，主要從事石油機(jī)械設(shè)備的采購(gòu)管理工作。