叢式井一機(jī)雙采抽油設(shè)備研究

譚智 （大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

叢式井一機(jī)雙采抽油設(shè)備研究

譚智 （大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

隨著大慶外圍油田開發(fā)的不斷深入，受限于地理條件和投資成本，叢式井布井方式逐年多樣化。叢式井一般采用游梁式抽油機(jī)，存在能耗高、效率低等問題。為減少叢式井生產(chǎn)中的能耗，降低一次性投資，開展叢式井一機(jī)雙采工藝技術(shù)研究。采取控制系統(tǒng)驅(qū)動電動機(jī)運行，通過組合減速傳動使抽油機(jī)的動力源和終端負(fù)載作換向運動，拖動抽油桿上下反復(fù)運行，2口井的抽油桿柱之間形成天平式的自平衡，相互不斷地交換儲存和釋放勢能的過程，實現(xiàn)了運行時的平衡，達(dá)到1臺抽油設(shè)備同時抽汲2口油井目的。與游梁式抽油機(jī)相比，平均單井可減少投資6.8萬元，綜合節(jié)電率可達(dá)50%左右。一機(jī)雙采設(shè)備可以有效降低油田開發(fā)成本，具有較好的節(jié)能效果。

叢式井；一機(jī)雙采；抽油；設(shè)備

隨著大慶外圍油田開發(fā)的不斷深入，受限于地理條件和投資成本，叢式井布井方式逐年多樣化。據(jù)統(tǒng)計，大慶油田采油七廠現(xiàn)有叢式井450余口，叢式井一般采用游梁式抽油機(jī)，受限于自身結(jié)構(gòu)，存在能耗高、效率低等問題。為降低叢式井在日常生產(chǎn)中的電量消耗，減少一次性投資，考慮利用叢式井在同一平臺的條件，設(shè)計出一種適用于叢式井開采的一機(jī)雙采抽油設(shè)備：通過1臺電動機(jī)帶動2口油井的桿柱交替上下運動，達(dá)到1臺抽油機(jī)抽汲2口油井目的。

目前，一機(jī)雙采抽油設(shè)備在國內(nèi)還沒有相對成熟的技術(shù)，需要研究和解決的技術(shù)問題還很多，如實現(xiàn)雙井不同參數(shù)運行，單側(cè)油井作業(yè)單側(cè)油井正常運行，舉升設(shè)備精確平衡等。如果完成叢式井一機(jī)雙采抽油設(shè)備的研制，將具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的應(yīng)用前景。

1 設(shè)計思路

1.1總體結(jié)構(gòu)

叢式井一機(jī)雙采抽油設(shè)備采用“T”字形塔架框架設(shè)計，主要由塔架、電動機(jī)、減速箱、驅(qū)動輪、配重箱、配重導(dǎo)向輪、調(diào)節(jié)輪、底座等部分組成［1］。以永磁同步電動機(jī)為動力，變頻器為控制，直接驅(qū)動滾筒。纏繞在滾筒上的鋼絲繩通過導(dǎo)向輪的換向作用，帶動光桿上下運行，在2口井載荷自平衡的條件下，實現(xiàn)1臺抽油機(jī)同時抽汲2口油井。一機(jī)雙采抽油設(shè)備設(shè)計額定懸點載荷80 kN，適用井距7～9 m（圖1，圖中單位是mm）。

1.2傳動總成

動力通過電動機(jī)、齒輪傳送帶、傳動總成、滾筒總成傳遞到鋼絲繩懸繩器，對比于游梁式抽油機(jī)，采用滑動螺旋傳動方式，具有傳動比大、傳動平穩(wěn)、精度較高等特點，取消了四連桿機(jī)構(gòu)，減少了能量損失；同時，采用齒輪帶使電動機(jī)帶動減速機(jī)構(gòu)，從而減少打滑，提高皮帶傳動效率。

1.3電控裝置

采用低轉(zhuǎn)速永磁同步電動機(jī)與變頻器組合的方式控制抽油機(jī)的運行，功率因數(shù)最高可達(dá)到0.95～1。與異步電動機(jī)相比，永磁同步電動機(jī)降低了線路和電網(wǎng)的能量損耗，實現(xiàn)沖速的無極調(diào)節(jié)，勻速運動時間長、速度低；同時，使抽油機(jī)運行過程中呈現(xiàn)慢—快—慢的速度變化，降低了慣性載荷和峰值電流，保護(hù)鋼絲繩等設(shè)備，確保長期平穩(wěn)運行。

1.4輔助主、次配重平衡

主配重用于2口井同時生產(chǎn)時的平衡微調(diào)，通過在上部箱體內(nèi)添加重物，采用柔性連接方式進(jìn)行傳動，替代了常規(guī)抽油機(jī)曲柄回轉(zhuǎn)離心力平衡，實現(xiàn)了精確平衡。次配重用于平衡單井作業(yè)時正常生產(chǎn)井的桿柱重量，保證在單井作業(yè)時另1口井在平衡狀態(tài)下的正常生產(chǎn)。

圖1 一機(jī)雙采抽油設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

1.5可調(diào)伸縮臂

可旋轉(zhuǎn)60°，伸縮1m，實現(xiàn)不拆卸情況下的單井作業(yè)。

2 應(yīng)用效果

2012年現(xiàn)場試驗1臺，截至目前已累計運行768 d。與安裝前的2臺游梁式抽油機(jī)相比，日節(jié)電136.6 kWh，有功節(jié)電率59.9%，年節(jié)電4.99×104kWh。

試驗中，將1#井停止生產(chǎn)，將次配重懸掛于主配重上增加抽油機(jī)平衡配重，啟動2#井一端正常生產(chǎn)；沖速2.3 min-1，沖程3 m，樣機(jī)平穩(wěn)運行2 d，單井上、下電流分別為1.2 A、2.5 A，實現(xiàn)了單側(cè)油井作業(yè)單側(cè)油井生產(chǎn)。

2014—2015年現(xiàn)場試驗10臺（22口井），與試驗前游梁式抽油機(jī)進(jìn)行對比，平均單井沖程由2.3 m調(diào)整到2.5 m、沖速由4.7 min-1調(diào)整到3.0 min-1，泵徑由φ34 mm調(diào)整到φ36 mm，日產(chǎn)液由5.6 t下降到4.8 t，沉沒度由176.3 m上升到198.8 m。試驗后平均單井有功功率由3.86 kW下降到1.78 kW，日耗電由92.67 kWh下降到42.78 kWh，日節(jié)電49.89 kWh；百米噸液耗電由2.9 kWh下降到2.5 kWh，綜合節(jié)電率達(dá)到56.81%；系統(tǒng)效率由9.3%提高到10.8%。

3 結(jié)論及認(rèn)識

1）利用平臺井井距近的特點，開展叢式井一機(jī)雙采抽油設(shè)備研究；利用雙井“自平衡”原理降低了抽油機(jī)的舉升能耗。通過現(xiàn)場試驗，實現(xiàn)1臺抽油機(jī)抽汲2口油井，有功節(jié)電率是2臺常規(guī)游梁式抽油機(jī)的60%左右。

2）該工藝在節(jié)電的同時，具備雙井以不同生產(chǎn)參數(shù)運行、單井作業(yè)不影響另一口井生產(chǎn)、抽油機(jī)精確平衡、傳動效率高等優(yōu)勢，適用于外圍油田叢式井開采，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的應(yīng)用前景。

3）該設(shè)備的水平伸縮臂、斜支撐臂在單井作業(yè)中仍存在水平伸縮臂調(diào)節(jié)難度大，需拆卸支撐臂等問題，為進(jìn)一步提高技術(shù)適用性，將在下步研究攻關(guān)中進(jìn)行改進(jìn)。

[1]趙明禮.叢式井一機(jī)雙采抽油設(shè)備研究與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2014（2）:138-139．

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.04.007

2015-12-02

（編輯 李發(fā)榮）

譚智，工程師，2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（油氣儲運工程專業(yè)），從事油田綜合管理等工作，地址：黑龍江省大慶市大同區(qū)第七采油廠油田管理部，163517。