節(jié)能組合抽油系統(tǒng)的研制

張中慧+鄭強+劉曉玲+張方圓+王慧莉

摘 要：隨著油田進(jìn)入開發(fā)中后期，叢式井、加密井逐漸增多，目前仍主要沿用“一井一機”的生產(chǎn)模式，存在成本高、傳遞環(huán)節(jié)多、效率低等問題，若采用一機雙井或多井抽油，具有節(jié)能顯著、成本低、效率高等優(yōu)點。文章通過研制一種節(jié)能組合抽油系統(tǒng)，利用井間桿柱負(fù)荷互為平衡原理，實現(xiàn)了組合抽油機的節(jié)能；采用單機交叉底座和皮帶動力傳遞的結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)了抽油機的拆分組合，以適應(yīng)單井、多井、單井作業(yè)、轉(zhuǎn)注等多井況生產(chǎn)要求，對油田叢式井組、加密井的高效開發(fā)具有重大指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：多井抽油機；分度式平衡；橋式曲柄傳動

1 概述

叢式井因具有鉆井成本低，便于后續(xù)生產(chǎn)管理等優(yōu)點已被廣泛應(yīng)用。目前，勝利油田有近700個叢式井組，約2800口叢式井，另外還有近1000口井距小于10m的加密井。隨著土地緊張，用地成本飛速發(fā)展，今后新鉆井仍主要以叢式井為主。叢式井和加密井井距較近，適合一機雙井抽油或多井抽油，但目前仍主要沿用“一井一機”的生產(chǎn)模式，存在成本高、傳遞環(huán)節(jié)多、效率低等問題，抽油機能源浪費嚴(yán)重。因此，針對叢式井和加密井?dāng)?shù)量不斷增多，節(jié)能形勢日益緊迫的形勢，利用雙井負(fù)荷互為平衡原理，設(shè)計出一種根據(jù)井場井位部署可實現(xiàn)自由組合的節(jié)能抽油系統(tǒng)[1-4]。

2 技術(shù)方案

2.1 節(jié)能組合抽油系統(tǒng)方案

節(jié)能組合抽油系統(tǒng)主要由主機和副機組成。

2.1.1 主機方案設(shè)計

主機主要由動力傳動系統(tǒng)、軌跡鏈換向機構(gòu)、傳動系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、機架等部分組成。如圖1所示。

其中動力傳動系統(tǒng)采用變頻控制技術(shù)配套減速機構(gòu)，實現(xiàn)能量的傳遞，具有沖次可調(diào)、顯著節(jié)能的特點；平衡系統(tǒng)由帶導(dǎo)向輪的平衡塊構(gòu)成；軌跡鏈換向機構(gòu)由往返架和鏈條構(gòu)成，采用機械換向方式，提高了抽油機的可靠性；懸掛系統(tǒng)采用高強度柔性傳動帶，負(fù)荷能力大，使用壽命長；機架采用塔架式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠性高。

2.1.2 副機方案設(shè)計

副機主要由懸掛系統(tǒng)、機架、傳動皮帶，導(dǎo)向輪等組成。如圖2所示。

適應(yīng)井況，通過主、副機的靈活組合，可滿足兩井生產(chǎn)、單井作業(yè)、單井轉(zhuǎn)注等多種井況的生產(chǎn)要求。

2.2 節(jié)能組合方案

2.2.1 結(jié)構(gòu)組成。一臺主機與一臺副機背靠背固定在可組合抽油機底座上，形成雙機節(jié)能組合抽油機。其中兩井通過井間動力皮帶傳送動力。底座為可交叉收縮結(jié)構(gòu)，便于作業(yè)讓位，見圖3。

2.2.2 工作機理

利用一套動力系統(tǒng)為兩口油井提供動力[5-7]，通過軌跡鏈換向機構(gòu)實現(xiàn)抽油機換向；鏈條單相轉(zhuǎn)動帶動往返架上下往復(fù)運動，帶動光桿實現(xiàn)兩機上、下沖程抽油；井間通過傳動皮帶連接，實現(xiàn)動力的傳遞，并根據(jù)井間距離調(diào)節(jié)該傳動皮帶長度；依靠兩井井下桿柱負(fù)荷互為平衡原理，實現(xiàn)兩井載荷平衡，達(dá)到節(jié)能效果。如圖3節(jié)能組合原理圖所示。

2.2.3 技術(shù)特點

（1）一套動力系統(tǒng)可驅(qū)動兩口井同時生產(chǎn)。

（2）調(diào)節(jié)井間動力傳遞皮帶實現(xiàn)井距調(diào)節(jié)和動力傳遞。

（3）利用井間載荷互為平衡，節(jié)能效果好。

2.3 作業(yè)讓位方案

2.3.1 讓位方式

當(dāng)應(yīng)用組合機的油井中出現(xiàn)的單井作業(yè)時，可將實施作業(yè)一側(cè)的單機底座收縮后撤，完成機架作業(yè)讓位。利用液壓修井機進(jìn)行作業(yè)，另一井利用采油作業(yè)組合系統(tǒng)進(jìn)行平衡，維持正常生產(chǎn)。

2.3.2 技術(shù)特點

（1）作業(yè)讓位方便快捷。

（2）對組合機中非作業(yè)井抽油機平衡方便，不影響其正常生產(chǎn)。

3 技術(shù)適用條件

根據(jù)節(jié)能組合抽油系統(tǒng)的設(shè)計方案，確定其適用條件如下：

（1）適應(yīng)井距：4.0-8.0m。

（2）額定懸點載荷要求：不高于120kN，安裝節(jié)能組合抽油機的兩井最大或最小懸點載荷相差2t以內(nèi)。

（3）生產(chǎn)參數(shù)：沖程6m、沖次3min-1內(nèi)無級可調(diào)。

4 結(jié)束語

（1）本文研制的節(jié)能組合抽油系統(tǒng)具有沖程、沖次無級可調(diào)、一機帶雙井、高效節(jié)能等特點，實現(xiàn)了一井作業(yè)另一井可正常生產(chǎn)。

（2）節(jié)能抽油系統(tǒng)可根據(jù)井場井位部署可實現(xiàn)自由組合，將填補國內(nèi)叢式井節(jié)能技術(shù)的一項空白。

參考文獻(xiàn)

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

[2]張自學(xué)，兆文清，等.國內(nèi)外新型抽油機[M].北京：石油工業(yè)出版社，1994.

[3]歐陽新.節(jié)能型抽油機研究[D].大慶：大慶石油學(xué)院，2007.

[4]張連山.關(guān)于國內(nèi)抽油機發(fā)展趨向的幾個問題[J].石油機械，1996，24（2）.

[5]陳業(yè)生.新型節(jié)能抽油機的研制[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2002.

[6]張永軍，劉長豐，楊蘭生.新型抽油機結(jié)構(gòu)及其優(yōu)化設(shè)計[J].哈爾濱科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報，1992，16（3）：21-27.

[7]兆文清.抽油機及其節(jié)能技術(shù)[M].北京科學(xué)技術(shù)出版社，1992，02.

作者簡介：張中慧（1983-），山東淄博人，碩士，工程師，主要從事機械采油工藝研究工作。