油田抽油机范文

时间:2023-03-07 09:18:23

油田抽油机

油田抽油机范文第1篇

本文通过研究油田几种常见游梁抽油机的结构和工作原理,对抽油设备在工作中产生的问题进行总结和分析。并对油田今后采用的抽油机型号和数量进行了预测。

关键词:油田 游梁式油机 预测改进

引言

虽然这种抽油机仍旧在油田普遍使用,但是,由于它受交变载荷的作用,曲柄平衡效果差,减速器输出的轴峰值扭矩大,增加了装机功率,工作效率低。根据现有数据推算,在未来的一段时间内,油田将进入抽油机更新时期。所以,设计抽油机时,一定要考虑抽油机本身主要构件的受力状况,增加构建的可靠性。在机型选择上,有向长冲程、低冲次、小载荷、小减速器发展的趋势。

一、游梁式抽油机结构组成

目前由于游梁式抽油机在油田生产应用中有很多变种和形式,因此以油田应用最为广泛的常规型游梁式抽油机为例进行说明。驴头装在游梁前端。它有一个较大的弧面,两根钢丝绳挂在驴头弧面上部的悬绳器上。驴头的作用是将游梁前端的往复圆弧运动转变为抽油光杆的垂直直线往复运动,从而保证抽油时光杆始终对准井口中心位置,所以驴头弧面在结构上是以游梁轴承支点为圆心,以游梁前臂长为半径的圆弧面。目前,游梁式抽油机多采用侧转式驴头,主要是修井时驴头移开井口比较方便。

游梁式抽油机的曲柄是成对使用的,分别装在减速器输出轴的两端。在曲柄上装有根据油井工况所配的平衡块。平衡块可以沿曲柄侧面移动,以调整平衡能力,取得较好的平衡效果。常规抽油机的平衡块都是条形的,它具有矩形截面的铸铁件,截面尺寸由中心向外减少曲柄大端与减速器轴间采用键加过盈连接,曲柄端头洗成通槽,以便可以产生较大的弹性变形,用螺母和螺栓将曲柄夹紧在减速器的输出轴上,从而在孔与轴的结合面产生较大摩擦力,增加连接的可靠性。

支架经轴承与游梁相连,在抽油机工作过程中,承受着悬点载荷和连杆拉力,是重要的承载部件,因此支架必须具有足够的强度和刚度。

底座是一个基础部件,俗称底盘或船形底座,用来安装减速器、支架以及动力机。底座采用型钢焊成,有足够的刚度和强度。在抽油机安装时,用紧固件把底座固定在专用的混泥土基础上。

减速器的油都采用挤压型工业齿轮油,考遇到气温影响,一般在冬季采用标号小一些的齿轮油,夏季采用标号大一些的齿轮油。减速器中,大齿轮靠油池浸油,小齿轮考大齿轮所带的油进行;高速轴(如主动轴)的轴承靠齿轮油的飞溅,低速轴(如被动轴、中间轴)的轴承则考刮油板供油。

抽油机的制动装置必须满足操作省力、制动快和安全可靠的要求。它的作用是当电源切断后,可使抽油机立即停止运转或停留在任意位置。制动装置由手柄、拉杆、增力摆动杆和制动器等部分组成。

二.常规型游梁式抽油机

常规型游梁式抽油机是油田最常见的抽油机之一,在各个井站都有安装使用。它的结构特点是:曲柄连杆机构和驴头分别位于指甲的前后两边,曲柄轴中心位于游梁尾轴承的正下方。它主要有动力机、减速器、曲柄、连杆、横梁、驴头、支架、底座、刹车装置、悬绳器以及平衡重物等部分组成。

由于发动机安装位置的不同,常规型游梁式抽油机分为两种:一种是将发动机安装与抽油机底座的尾部,是常见的结构方案;另一种将发动机安装于抽油机下面,这种结构很少出现。

除发动机位置外,减速器的安装也不尽相同,如将减速器直接安装在底座上,这样做降低了机架高度,减小了总体质量。但因为要保证曲柄和平衡块有足够的回转空间,抽油机需要安装在较高的水泥基础上,这样给维修方面造成很大的不便。所以油田方面常采用另一种安装方式,就是将减速器安装在用钢板焊成的较高底座上,而基础则可降为与地面一样的高度,这样做对抽油机的安装和维修都提供了很大的方便。

三.异相型游梁式抽油机

异相型游梁式抽油机啊具有较大的极位夹角(大约12°左右),这使抽油机上冲程时曲柄转过的角度增加12°为192°,下冲程时曲柄转过的角度减少12 °为168°。当曲柄转速不变时,悬点上冲程时间大于下冲程,上冲程时悬点的加速度和动载荷减小。由于平衡相位角改善了平衡效果,从而使减速器的最大扭矩峰值降低,工作扭矩较均匀,所需电动机率减小,一程度上达到了节能的效果。

双驴头游梁式抽油机,它的运动部件与常规游梁式抽油机相同,但在游梁后端又装了一个驴头,驴头的弧面圆心与游梁摆动中心重合。双驴头游梁式抽油机由于采用游梁后端驴头悬挂平衡重块的平衡方式,使悬点的部分载荷以及平衡块的质量有结构件游梁、轴承所承受,从而减小了减速器、曲柄、曲柄销、连杆、横梁等传动部件的载荷,使部件的工作可靠性大大提高并延长了各部件的使用寿命;另外,这种平衡方式的平衡效果较好,平衡块分为大小块,调整准确,操作方便。

四.游梁式抽油机基本参数

所谓游梁式抽油机的基本参数就是指表明游梁式抽油机的主要性能、基本结构及其主要尺寸的一组参数。游梁式抽油机的基本参数主要有:额定悬点载荷,减速器额定扭矩,光杆最大冲程。

额定悬点载荷W 这个参数是指在游梁式抽油机各构件强度和刚度允许条件下,悬绳器上的载荷最大允许值。

五.游梁式抽油机的抽汲工作参数和驴头悬点载荷

目前,游梁式抽油机抽汲工况可分为五种:正常工况、长冲程工况、短冲程工况、高冲刺工况和低冲次工况。

1.正常抽汲工况 所谓正常抽汲工况,是指对抽油机而言当要获得所需的油井产液量时,抽油机的最大冲程长度和最小泵径,而采用额定或较低的冲程次数的工作方式。

2.长冲程工况 采用长冲程工况时,有很多好处。

3.高冲次工况 虽然高冲次工况工作时,其驴头悬点的动载荷和振动载荷都会增加,其工件工作循环次数也会增加,所以从表面上看,这样做会对抽油杆和抽油泵不利的,甚至会减少工件使用寿命。

4.短冲程工况 当井较浅而且油井的产液量不大时,可以采用短冲程抽汲工况,以使小型抽油机来完成任务

5.低冲次工况 低冲次工况主要用于稠油的开采,可以减少抽油杆和抽油泵的下行阻力。

悬点冲程长度是抽油机的一个重要工作参数,对于有感抽油设备,上下冲程的悬点载荷变化会使抽油杆和有关产生变形,导致有效冲程长度的减少。这时候,为了保证有感抽油设备的一定产量,在不改变冲刺的情况下,需要增加悬点的冲程长度。这样做有很多好处,比如:减小了抽油杆的相对变形值,提高了抽油泵的充满系数和排量系数;改善了抽油杆的工作条件,延长了抽油杆的使用寿命,提高了抽油杆的可靠性。提高了游梁式抽油机的效率。

六.结论

油田对抽油机的需求,又向长冲程、低冲次、低悬点载荷、低减速器扭矩发展的趋势;另外在设计适合油田所需的抽油机的同时,一定要考虑抽油机本身主要构件的受力情况,增加构建的可靠性;最后,新型材料的研发和应用也将成为抽油机生产改造的一个不容忽视的因素。

参考文献

[1]《采油工程》 主编 于云绮 石油工业出版社

[2]《采油工程手册》 主编 万仁浦 石油工业出版社

油田抽油机范文第2篇

[关键词]:抽油机 节能 方式

一、抽油机概述

抽油机俗称“磕头机”,是石油钻采机械中常用的采油机械设备。抽油机的种类繁多。从采油方式上可分为两类,即有杆类采油设备和无杆类采油设备。有杆类采油设备又可分为抽油杆往复运动类(国内外大量使用的游梁式抽油机和无游梁式抽油机)和旋转运动类(如电动潜油螺杆泵);无杆类采油设备也可分为电动潜油离心泵,液压驱动类(如水力活塞泵)和气举采油设备。

二、抽油机节能的意义

我国的油田多为低渗透的低能、低产油田,油田开发难度不断增大,大部分油田要靠注水压油入井,再用抽油机把油从地层中提升上来,以水换油或者以电换油是我国油田的现实,因而,电费在我国的石油开采成本中占了相当大的比例。由此造成成本居高不下,节能降耗已成为油田稳产上产绕不开的命题。目前,我国抽油机的保有量在10万台以上,电动机装机总容量在3500MW,每年耗电量逾百亿kWh,抽油机在我国平均效率为25.96%,而国外平均水平为30.05%,年节电潜力可达几十亿kWh。节能在长期角度看来是优化结构、成本降低的途径,从而使企业获得有利的竞争地位。既确保有效地完成国家的任务,又保证企业通过节能工作获得长期的低成本优势,也是企业能否持续稳定发展的现实考题。抽油机的增效节能肩负着越来越沉重的使命。

三、抽油机节能存在的问题

传统的抽油机普遍存在着起动冲击大,运行耗电多,大马拉小车、效率低下等诸多问题。

(一)效率低下,能耗大

当油层的能量不足以维护自喷时,则必须人为地从地面补充能量,才能把原油举升出井口。如果补充能量的方式是用机械能量把油采出地面,就称为机械采油。全国有机采井近65000口,抽油机井占总井数的85%,在油田采收过程中,抽油机耗电量占油田总耗电量的1/4,由于抽油机自身设备结构的特点,大量的能量(70%左右)在传递过程中白白损失掉。抽油机固有的设计及运行特点与现场运行工况相比,不可避免地出现了大马拉小车的不合理匹配。抽油机PH点的负载在现场也从未出现过,抽油机的实际负载率普遍偏低,绝大部分负载在电动机额定功率(指输出功率)20%~30%左右,最高也不会超过50%。这样运行对普通电动机而言,其效率和功率因数特低。“大马拉小车”现象是抽油机耗能的主要原因。为实现抽油机节能,必须克服“大马拉小车”现象所带来的负面影响。

(二)空抽

由于抽油机是按照油井最大化的抽取量来进行选择的,并且还留有设计余量。另外,随着油井由浅入深的抽取,井中油面逐渐下降、地下油量越来越少,泵的充满度越来越不足,直到最后发生空抽的现象,如果不加以控制,就会白白地浪费大量的电能。

(三)设备老化

抽油机老化严重,有些抽油机净值早已折旧没了,新度系数极低,而在一个中型油田企业抽油机每年的折旧就达上亿元,仅凭产能新增抽油机根本不能改善抽油机整体技术状况差、新度系数低的现状,并且需要投入大量的资金,逐年有计划地进行更新或技术改造。资金的缺乏给技术装备的节能增加了很大的难度。

(四)运行工况恶劣

抽油机基本是在室外露天环境下工作,一年四季风吹雨晒,工况环境十分恶劣。抽油机又分布在广阔的油田区域,给维护保养等管理工作带来极大困难,不足、设备锈蚀等现象普遍存在,不但使设备的安全性和可靠性降低,更使各部件摩擦增大,带来能量损失的加大。

四、抽油机节能潜力巨大

(一)抽油机节能理论分析

根据抽油机井的工作特点,抽油机的系统效率分为地面效率和井下效率两部分,并且存在以下关系。

N=NsNw

式中:N ――抽油机系统效率;

Ns――抽油机系统的地面效率;

Nw――抽油机系统的井下效率。

机械采油系统由电动机、抽油机、井口装置、油管柱、抽油杆和抽油泵等装置组成,其中抽油机又包括胶带轮传动装置、减速器、四连杆机构和游梁装置。地面系统效率损失主要发生在电动机、皮带、减速箱及四连杆机构中,井下效率损失主要发生在盘根盒、抽油杆、抽油泵和管柱中。

(二)理论上提高系统效率的几种方法

提高系统效率有以下两种办法:一是增加系统的有效功率;二是减少损耗功率,推广应用节能技术设备或加强管理工作。

1.推广节能型抽油机和电动机。我国现在使用较多的节能型抽油机有异相曲柄平衡抽油机、异型游梁式抽油机和宽带机等,使用较多的节能电机有高滑差电机、双速电机等。

2.对有杆抽油系统进行优化设计。结合油井实际选择机、杆、泵及抽汲参数,有杆抽油系统应当满足油井的生产要求,还要做到经济合理。一是新投产油井系统的优化设计;二是已投产井抽汲参数的优选,即在满足抽油机的承载能力以及满足配产要求的条件下,合理地设计抽汲参数。

3.加强对抽油机的科学化管理。定期检查传动装置,定期更换减速箱内机油,提高地面传动部分效率;使用窄V联组带;对于油气比高的油井应采取适当加大泵的沉没度,加装油气分离器和定期放套管气等措施,以提高泵的充满系数;加强特殊井的分类维护;保持抽油机的较高的平衡度等。

4.解决抽油机电动机的欠载问题。电动机运行的效率取决于负载率β。在这里:

β=(P2/ PN)×100%

式中:P2――电动机的输出功率;

PN――电动机的额定功率。

轻载时电动机的效率很低,而当负载增加到一定值时变化则很小。当β

(三)抽油机节能具体方式手段

大致通过三种途径实现抽油机的节能增效:一是提高电机的功率利用率;二是改进抽油机结构,比如通过加平衡块使载荷更平衡,或者使用变频装置来改善平衡等。三是在深井泵上做文章,提高泵的效率。

1.抽油机的电动机节能方式。主要从三个方面实现节能:人为地改变电动机的机械特性,主要是改变电源频率,以实现与负荷特性的柔性配合;从设计上改变电动机的机械特性(如高转差率电动机和超高转差率电动机),从而改善电动机与抽油机的配合;提高电动机的负荷率和功率因数。具体有以下方式:

(1)采用双功率电动机。电动机在各种情况下都有较高的负荷率,运行效率和功率因数都有较大的提高。缺点在于:如果不能解决系统的配合问题,则起不到节能作用。

(2)增加蓄能器。蓄能器用来增加抽油机的转动惯量,充分发挥其动能的均衡作用,降低电动机承受扭矩的波动量。只要电动机的额定功率等于或大于抽油机的平均消费功率,抽油机就能平稳工作,显著降低电动机容量,实现节能降耗。

(3)利用电容器做功率补偿。其节能原理就是利用一个大容量电容器并联在线路中,起到功率补偿作用,从而达到节电目的。无功就地补偿节能可以最大限度地减少拖动系统对无功功率的需求,使整个供电线路的容量及能量损耗、导线截面、有色金属消耗量,以及开关设备和变压器的容量都相应减小,而供电质量却得以提高。其只能对长期空载或轻载运行的电动机有用,对于重载运行的电动机,没有补偿的必要。只要根据电机容量及平均负载率,选配适当容量的电容器进行固定补偿就行了,既经济又实用。

(4)改变电动机的机械特性。主要应用于节能电机。一是超高转差率多速电动机。普通电动机的机械特性较硬,在一定负载下,转速n(或角速度ω)较大;超高转差电动机(CJT)机械特性较软,在同一负载下,转速n(或角速度ω)较低,即转差率较大,具有降低扭矩峰值,减小抽油机悬点冲击载荷的作用。因

此,在某些工况下具有节能效果。

图1 η=f(P)曲 线

1,2分 别 为 普 通 电 动 机 的η及cosψ;

3,4分 别 为CJT电 动 机 的η及cosψ;

为 额 定 负 载 时 的η及cosψ;

为 轻 载 时 的η及cosψ。

通过对图1所示效率,功率因数与输出轴功率之间的函数关系分析可知:

1)普通电动机的η及cosψ曲线陡峭;

2)CJT电动机的η及cosψ曲线平坦;

3)普通电动机在额定输出功率点,η及cosψ较高,运行最经济;

4)在轻负载时,普通电动机的η及cosψ较低,CJT电动机的η及cosψ较

高。

对超高转差率多速电动机来讲,由于曲线平坦,η及cosψ在负载变化情况下,其值变化不大,从而相对来讲其η及cosψ高于普通电动机,致使有功功率降低,功率因数提高。就节能来说,抽油机匹配超高转差电动机是合理的。当然,转差率高低,机械特性软硬均应适度,否则会对其实用性、可靠性带来不利影响。

二是永磁同步机。效率和功率因素都优于一般异步电机,电机本身是硬特性,运行中无转差。没有消减振动载荷的能力,会增大对减速箱齿轮的冲击损害;一旦电机烧毁就会失磁;不能适用调参的需要实行变极调速。

三是双定子电机。起动时集两部分定子的合力矩以加大起动力矩,以适应低负荷时以低功率来匹配达到节电的目的。缺点是电机的制造难度和成本增加。

四是电磁调速电机。在抽油机既定的负荷条件下,通过改变其绕组结构完成6/8极,8/12极的单绕组非倍极改型设计,使其运行在原井抽油机上,其负荷率从20%-80%变化,电机都运行在高效区,这种方式既适用于旧电机改造,又适用于新电机生产

(5)电动机星三角转换节能。主要用于节能配电箱。当电动机轻载(负载率33%时,再将电动机绕组改为接法运行。否则会使电流过大,铜耗增加,反而费电。为了不使转换频繁发生,一般在转换点的负载率之间设置一定的回差,通常采用负载率β35%,进行Y转换。

(6)增加调压节能装置。降低输入电压,减少了电动机的损耗,提高了电动机的运行效率,达到节能的目的。主要是晶闸管相控调压节能(STD)。基于相控节电技术的电机节电器全自动智能化节电,无需人工调节,节电率效果比较明显,不改变电机原有转速,不影响抽油机采油量,串联于抽油机电机前端,安装使用简捷易用,具有软启动,动态跟踪负载,调节用电设备输入功率,提高用功功率等功能,可有效地保护电机及机械设备,设备运行平稳、可靠,是抽油机节能改造的最佳方案。

2.改进抽油机结构

(1)间抽控制器。包括人工控制、定时钟、液面探测器、流量传感器、电流传感器、抽油杆载荷传感器。从实践中看,人工控制方式费工费时;定时钟无法解决令抽油机的工作能力动态地响应油井负荷的变化,可能还会影响油井的产量;液面探测器由于装置复杂,维修费用高而没有得到普及;流量传感器受大概10cm3/s流量限制,会发生堵塞现象,也未能获得推广应用;电流传感器对电机电流的检测是最方便、最可靠,也是最为廉价的方法;抽油杆载荷传感器在光杆或游梁上安装测力传感器可以测出抽油杆的载荷数据。光杆测力传感器比较准确,但易于损坏;安装在游梁上的传感器准确度比较低,但比较耐用。

(2)变频器调速节能。为了使抽油泵的排量与油井的渗透能力相适应,可以通过改变抽油机的电动机转速来实现。抽油泵是一种柱塞泵,对电动机来讲是一种恒转矩性的负载,也即电动机的电功率与其转速成正比。

3.降低皮带传递损失。选用传动效率高的传动方式,如窄V带和同步带,其传动比准确,不打滑。同时,保持皮带大小轮四点一线,以及皮带合理张进度,也是降低功率损耗的重要方面。

4.改变抽油机的四连杆机构,优化相关尺寸配比,以降低抽油机的转矩因数,从而降低抽油机的工作转矩及其波动,实现节能。一是采用偏置式抽油机。改变抽油机曲柄净扭矩曲线的形状和大小,使其波动平坦,减小负扭矩,从而减少抽油机的周期载荷系数,提高电动机的工作效率,达到节能目的。二是采用前置式抽油机。与同级别的常规式抽油机相比,前置式抽油机可配置较小功率的电动机,其效率可提高20%,节能效果显著。

5.改进平衡方式。改进抽油机的平衡方式,提高抽油机的平衡度,可以降低减速器输出轴转矩的波动幅度,达到节能的目的。一是平衡相位角。为了平衡扭矩与载荷扭矩对齐,偏置这样一个角度。二是变距平衡。这种平衡节能技术,解决的是抽油载荷正常生产时的周期变化。运用变距节能原理的典型应用事例就是双驴头抽油机。

6.采用高效节能泵。提高泵效,也就降低了百米吨耗,实现节能。一是研究提高抽油泵充满系数措施,如在抽油泵中安装气锚。对于含气比较高的油井,使用气锚可提高泵的容积效率,以达到提高系统效率的目的。二是加强降低冲程损失技术研究,研制安全可靠的油管锚定工具,降低冲程损失,提高泵效。三是以系统效率最大为目标,抽油机井优化设计软件为手段,利用现有的模拟试验设备,开展不同工况参数条件下常规抽油机井的效率评价试验研究工作。

参考文献:

[1]赵 鹏.飞油田抽油机节能方式综述及解决方案[J]. 科技资讯,2007(6).

[2]彭国标,安秋悦. 浅谈抽油机节能及智能控制器的设计[J]. 自动化仪表,2004(9).

[3]张清林.抽油机的现状、发展方向及其节能技术的探索[J],科技创新导报,2008,2

[4]张晓玲.于海迎,抽油机的节能技术及其发展趋势[J],石油和化工节能,2007,2

油田抽油机范文第3篇

关键词:游梁式抽油机;稳安;技术

Abstract: This paper summarizes the experience in travel beam pumping unit of the author installed oil, provides technical reference for the large number of pumping unit in oil field development installation.

Keywords: beam pumping unit; stability; Technology

中图分类号:TE933 1 1文献标识码:A

游梁式抽油机是油田广泛应用的传统抽油设备,通常由普通交流异步电动机直接拖动。其曲柄带以配重平衡块带动抽油杆,驱动井下抽油泵做固定周期的上下往复运动,把井下的油送到地面[1]。该设备的稳安质量将会影响到设备自身的功效和油田地面设施及人身的安全,所以研究其稳安技术显得尤为重要,笔者经过多年的施工,总结了抽油机稳安的一些技术措施。

一.抽油机安装技术要求

1. 基础为沙垫层,开槽时经监理单位或建设单位现场人员验收合格后,才可进行下道工序。

基础也可采用毛石基础,先开1米深的槽,在槽内砌入毛石至自然地面上返500MM,然后灌入水泥浆,上面抹水平水泥砂浆,养生3至5天后,经监理单位或建设单位现场人员验收合格后,才可进行下道工序。

2. 抽油机安装前,应按所确定的方位测量放线,并根据井口中心位置及图示尺寸在基础平面上划出设备就位基础控制线,其允许偏差为+2mm[1]。

3. 抽油机(底座)就位找正后,底座中心与基础就位标准控制线的位置偏差不得大于2mm。

安装前应核对支架、减速器中心在底座上的投影标记,确定底座与基础控制线相应对准。安装抽油机底座时,应垫高20-30mm,安装的垫组铁组相邻间距不大于500mm,每根地脚螺栓处不少于2组。垫铁放置位置应整齐平稳,相互接触严密。垫铁每组不超过3块,高度不超过50mm,垫铁组伸入底座深度应超过螺栓孔,外露10-30mm,底座找正找平后将垫铁点焊。

1.3 组装件安装应符合下列要求:

1.3.1悬绳器中心与井口中心应对中,用重锤法检验,其同心允许偏差不得大于1.5mm。

1.3.2游梁纵向中心线与底座中心线应重合,其允许偏差应符合设备技术文件规定。

1.3.3当抽油机停在上死点或下死点位置时,在抽油机侧面观察,两连杆应重合。

1.4在安装平衡块时,平衡块与曲柄燕尾槽内严禁夹入杂物。将平衡块调整到适合位置,且必须牢固。

1.5调整冲程时,应卸掉井口负荷后再进行调节。

1.6电动机安装时应符合下列要求:

1.6.1电动机皮带轮端面与减速器皮带轮端面应在同一平面内,且保证两轴相互平行。

1.6.2电动机旋转方向应正确。

1.6.3皮带松紧度应适宜。

1.6.4电动机的外壳应有良好的接地。

1.6.5电动机应连续空转2h,无异常响声,温升应在正常范围内。

1.7抽油机安装时,对随时佩带的安全防护设施必须按计划规定和有关技术要求施工,并进行验收。

1.8安装后要检查并清除距抽油机3m以内妨碍运转工作及安全的一切物件。抽油机安装后要按照图纸核对部位,按照部位加注油或脂。要仔细检查所有的联接螺栓,防止有漏装、漏紧现象,再次紧固,凡有锁紧装 置的螺母都锁紧。底座预留地脚螺栓二次灌浆的混凝土强度达到设计要求后再次紧固地脚螺栓并应有备帽或弹簧垫。

1.9试运前首先检查抽油机护栏的护罩是否按照规定配设齐全,各部点均已。油机负荷试运转应按照甲方或规范要求运转24小时~72小时,并应达到下列要求: (1)驴头摆动无明显振动。(2)减速器声音正常,且无明显振动。(3)各运动件、轴承和电机运转平稳、良好、滚动轴承温升不超过40℃,最高温度不超过70℃。(4)连杆等构件的焊缝处不得出现裂纹。(5)各密封处不得有漏油现象。(6)上下冲程时电流应基本相等。(7)各连接件和紧固件牢固不移动。(8)抽油机整机运转平稳无明显振动。(9)当断电后曲柄在任何位置时,刹车装置制动应可靠平稳。抽油机下落速度要平缓,作业人员要在指挥人员的统一指挥下,相互配合、抽油机即将落地前,要进行扶持调整,保证抽油机的落点正确无误。

2 经济效益及推广前景

2009年~2010年,我公司应用以上技术措施在吉林油田新民采油厂及扶余采油厂稳安了150台游梁式抽油机,2012年扶余采油厂及乾安采油厂稳安了400台游梁式抽油机,安装质量全部合格,得到了甲方和监理的认可,取得了较好的社会效益和经济效益。

[参考文献]

[1] 中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T0408-2000《抽油机安装工程施工及验收规范》

[2] 王仲茂.采油工程图解集[M].长春:吉林人民出版社,1997

油田抽油机范文第4篇

在实际开采作业过程中,抽油机受油井的井深、油质、杂质、含沙量、含水量等诸多客观因素的影响,须调整作业冲次、冲程,甚至更换电机、改变电机的功率;同时,由于油田所处地理位置、纬度的不同,以及所处地区的气候等自然因素,也会对开采作业产生影响,要求抽油机根据实际工况进行相应的速度调整。

鉴于以上所述油田抽油机的技术要求以及使用的社会效益,抽油机对电机控制系统的基本要求是:

大范围的、稳定可靠的无级调速;

具有比较显著的节电效果。

一、IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜

IMS系列伺服控制器是时光科技有限公司研制、开发的拥有自主知识产权的交流异步电机伺服控制器。其控制对象是普通的三相交流异步电机,控制精度达到同步伺服电机的控制水平。IMS系列伺服控制器调速范围广,定位精度高,低速转矩大,软件功能完善。字串5

针对油田工作的实际需求,时光公司研制了IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜。此伺服控制柜结合抽油机的运行工况和油井的实际情况,及时地、自动地调整电机的运行速度、加速度、扭矩等参数,使原有拖动电机在高效、节能状态进行工作。

通过在中原、胜利、辽河油田的实际应用,证明了IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜可以简便而安全的进行调速操作,大大降低了现场操作人员的工作强度,提高了生产效率,并取得了明显的节能效果。

(一)IMS伺服控制柜的构成

IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜构成情况如下图所示:

图IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜构成图

(二)IMS伺服控制柜的特点

IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜具有如下特点:

1、交-直-交的主电路

IMS伺服控制柜先将输入的三相50Hz交流电变为直流,再逆变为频率、电压有效值可调的三相交流电供给拖动电机。字串4

2、大范围的速度控制

IMS系列伺服控制柜采用伺服控制,可准确、大范围地控制电机的转速,速度控制范围为0-1500r.p.m,速度控制精度为0.3r.p.m。

3、三倍额定转矩的过载能力

IMS系列伺服控制柜在零至额定转速范围内具有恒转矩输出特性,并具有3倍额定转矩的过载能力。因此,在很低的转速下,电机也可输出额定转矩并具有300%的过载能力。

4、低速大转矩的控制特性

IMS系列伺服控制柜在抽油机电机启动的过程中,可以驱动电机输出足够的转矩。从而在转速从0上升到设定值过程中,使电流平稳,实现了真正的“软启动”。

5、下慢上快的速度控制

IMS系列伺服控制柜通过速度与转矩的可解耦以及独立控制,实现了对抽油冲程下慢上快的速度控制。

6、具有内部软PLC功能,可对转矩进行检测和控制。

(三)IMS伺服控制柜的优势

根据IMS系列伺服控制柜的设计原理、控制特点以及应用实例的分析,油田抽油机配备IMS系列伺服调速节能控制柜,具有如下优势:字串7

1、调速操作简便

由于IMS系列伺服调速节能控制柜具有大范围、连续调速的特点,只需调

整一个旋钮即可实现连续、稳定的调速功能,满足抽油机调整冲次的要求。对于现场操作人员而言,操作极为简便。

2、降

低作业强度

使用IMS系列节能伺服控制柜调速操作简便,无需在作业过程中更改抽油机及配套设备的机械结构,大大降低了现场工人的作业强度。

3、提高生产效率

使用IMS系列节能伺服控制柜,在作业过程中无需停机进行调整;控制柜具有的抽油冲程下慢上快的速度控制,提高了抽油机的出油量。这些因素,均提高了抽油机的生产效率。

4、节能效果显著

根据实际应用统计数据计算,IMS系列节能伺服控制柜具有显著的节能效

果。相对而言,对于高产油井即抽油机负载越大、冲次频率越低,节电效果越明显:当抽油机冲次频率低于2.5次/分,节电率高达75%以上。针对负荷较轻的油井,可根据IMS系列节能伺服控制柜具有的软启动功能,采用以较小功率的电机取代原有电机的解决方案,同样可以取得较为显著的节能效果。

字串3

二、结论

IMS系列油田伺服调速节能控制柜正是顺应油田抽油机对电机控制系统的基本要求而研制生产的,弥补了目前普遍采用的抽油机调速方案存在的缺陷,实现了:

大范围的连续调速,且在零至额定转速之间保持恒力矩以及短时三倍的额定转矩的负载能力;

油田抽油机范文第5篇

关键词:油田生产;抽油机;节能技术

我国地域辽阔,天然能源分布广泛,储量也较为丰富,但是相对于庞大的人口基数,我国的总体能源储备还处于较低的水平。提升能源开采率、降低能耗能够最大程度上促进能源效益形成,为我国的发展提供良好的发展动力。截止到目前,我国大部分油田已丧失了自喷能力,抽油机工作方式占到了油田开采模式的85%以上。抽油机机井在工作状态下能够产生大量的能耗,如果系统效率得不到有效的提升,将会大大增加开采成本,甚至造成“以能源换能源”的局面。因此,加强对抽油机工作节能技术的研究和应用具有非常重要的现实意义和经济价值。

1.造成抽油机能源浪费的原因探析

1.1.抽油机工作效率低

油层开采的初始阶段为自喷状态,这是对于设备的能耗利用率没有很大的要求,但是随着开发向后期阶段迈进,油层能量不能够支持自喷现象发生,为了维持对剩余能源的开采必须借助人为方式对油层施加作用,促使原油上升到井口。抽油机作业就是一种利用机械能量进行油田开采的工作方式,并且随着我国原油开采的持续进行,抽油井作业已经占据了油井工作面的85%,因此如果抽油机工作效率低下自然会造成大量的能源浪费。对油井工作面进行调查显示抽油机电能耗损占到了整体工作面的25%,而在工作中由于各种原因,将近70%的电能被浪费掉。造成这种现象的主要原因是抽油机的设计规格和实际工作需要存在较大的不匹配性,因此在实际的抽油工作中很难出现抽油机达到PH点的负载状况。抽油机的实际负载通常维持在25%左右,最高不超过50%,导致工作效率极为低下,电能耗费严重。

1.2.空抽运转

空抽运转是指抽油机在空负载或者接近空负载情况下仍维持运行,造成这种现象的原因有两种,一是由于抽油机在设计制造时会按照油井最大抽取量进行选择,并且为了防止意外情况还会预留下设计余量;第二是抽油机在工作过程中随着工作深度的不断增加,地下油量会越来越少,最后出现空抽现象。

1.3.抽油机设备陈旧

设备陈旧是导致抽油机工作效率低的重要因素,此外设备老化现象还会对企业生产的经济效益产生较大的影响。对于中型油田企业来说,由于设备陈旧老化造成的折旧可能达到上亿元,依靠引进抽油机很难对油田工作面整体运行情况进行全面的改善,并且新增抽油机还要依靠大量的资金进行长期的规划,这给企业运行造成了设备和资金上的负担。引起抽油机陈旧的原因很多,其中与地质层的摩擦、机器之间的磨损以及原油的侵蚀是造成设备陈旧的主要因素,也是很难控制的因素。此外由于操作不当或者维护力度不够也能够对设备的使用寿命和工作效率产生影响,抽油机工作环境较为复杂,并且多维露天作业,因此工况情况十分恶劣,为抽油机的维护保养造成了阻碍,但是这种影响因素能够通过管理水平的提升得到有效的改善。

2.油田抽油机节能实现途径

2.1.提升设备运行效率

在运用机械能量辅助油层上升的工作面中,采油设备主要包括电动机、抽油机、井口装置、抽油杆等,抽油机作为其中的核心设备通常由四部分构成,即减速器、游梁、传动装置、减速器、四连杆机构,而其中最易发生能耗的事四连杆机构。减少抽油工作电能浪费药从提升设备运行效率入手,首先要加强对抽油机和电动机的技术改进或者引进节能效果良好的设备,例如目前已经在很多油井投入工作的异响曲柄平衡抽油机和高滑差电机等;对加强有杆抽油系统的结构优化,特别要主义根据实际生产状况选择对应参数的设备,对于已经投入运行的抽油系统设备要合理设置汲油参数,提升设备的利用率。

2.2.电动机节能方式

总体来讲实现电动机节能的方式较为多样,可以通过改变电动机机械特性特别是电源频率来加强设计负载和实际负载的糅合度,也可以通过在设计阶段改变电动机机械特性来达到与抽油机的紧密配合,再有就是提升电动机的功率因数或者负荷率,从而实现节能效果。在具体实施环节可以通过以下途径进行:第一是采用节能电机,目前应用较为广泛的节能电机有永磁同步机、双定子电机、超高转差率多速电机以及电磁调速电机等;第二是增添蓄能器装置,蓄能器能够最大程度上增强抽油机的惯量,从而将其能量均衡作用充分发挥出来,对于降低电动机波动量有重要意义;第三是增加调压节能装置,这种装置的原理是根据设备实际运行情况实时调节输入电压,并且通过降低输入电压,避免了电动机不必要的电能浪费,达到节能目的。

2.3.优化抽油机结构

可以通过两种方式对抽油机结构进行优化设计,从而在根本上解决其耗能问题。这两种方式分别为间抽控制器设计和变频器调速节能设计。间抽控制器主要包含定时钟、流量传感器、人工控制装置、电流传感器以及抽油杆载荷传感器等形式。但是综合实践经验可以发现电流传感器在检测电流方面具有绝对的优势,同时其设计和控制成本较低,易于实施;变频器调速节能设计主要是为了将油井渗透能力与抽油机中的油泵排量相搭配,,并且将抽油机电动机转速进行重新设置达到节能目的。

结论

能源开采效率是衡量国家综合竞争力的重要标志,我国的油田分布广泛,开采条件复杂,加上技术、设备以及管理方式等方面的影响,抽油机作业效率仍有很大的提升空间。随着我国经济发展的快速推进,能源问题将逐渐成为制约发展的重要因素,因此必须加强技术改进,全面提升管理水平和能源利用率,促进能源行业为社会建设做出卓越的贡献。

参考文献:

[1]赵晓春,李晓峰.油田抽油机节能改造中节能电控装置的应用分析[J].中国化工贸易,2013(08)

[2]张选正.国内外油田抽油机各种节能方案的分析[J].电机与控制应用,2012(04)

[3]吴永正,常菁铉,吴希杰等.抽油机设计软件在油田节能生产中的应用[J].石油石化节能,2013(10)

油田抽油机范文第6篇

关键词:油田;开采;抽油机井

中图分类号:TE355 文献标识码:A

1抽油机井系统耗能因素

1.1抽油机设备自身因素影响

对于抽油机自身设备因素我们首先关注的就是开采前期并沿用至今的旧设备,在开采初期,由于油井井况较好,开采上比后期容易并且要求也没有后期高,这就指出,在我国后期开采油矿的过程中,首先应当改进原有抽油机设备,维修设备和创新设备,但是很多原有设备毕竟已经到了使用寿命,而且维修费用也不断增加,反而加大成本,所以很多抽油机都被淘汰了。其次新的抽油机设备自身也有很多不完善的地方,例如使用年限,利用率等等。新的抽油机负载率虽然与原先比较有所增加,但大多集中在 40%~60%;而且在设计上很多还是选用了过去的旧机型结构,并没有按照不同环境匹配不同机型,使得现场施工效率下降,利用率普遍偏低。新型的抽油机要求建立了以系统效率高、悬点载荷小、泵效高为目标的多目标优化设计模型,并以抽油机负载率、减速箱载荷利用率作为约束条件,要不断将抽油机设备向油田开采后期现状发展。通过科学技术的不断发展,在油田开采后期可以做到节约能源,降低损耗。旧的抽油机与新的抽油机另一区别在于传动带,老式抽油机使用的是普通三角皮带,易磨损和疲劳断裂,大多数的旧设备尽管维修,皮带传动仍容易松弛,松弛又造成打滑,打滑又产生高温,加快了磨损。新型的抽油机设备控制了皮带的松紧程度,防止皮带打滑,采用了联动三角皮带,其传动性能和使用寿命均优于普通三角皮带。除了上述因素以外,另一个重要因素就是软件应用方面,作为信息化高速发展的产物,软件应用大大提高了抽油机的使用价值,可同时实现机选和人工输入指定参数,可以拟合场景,通过计算机建设符合现场设计的系统环境。在效率上,可信度上也有很大的提高,使抽油机更具保障性。

1.2开采油井井况环境因素影响

除了设备自身的因素外,油井环境也是影响抽油机寿命和效率的因素。在我国开采初期,环境一般比现在好,地面系统建立简单,地面工程也相对容易。而后期开采在很大程度上对地面工程有了更高的要求,长时间开采对油井井况环境也造成了巨大的影响,所以现在的规划设计必须详细的考虑油田地面建设,通过分析环境,天气等方面,进行地面工程建设。在建设中主要考虑油田地面管网,其设计质量的好坏直接影响到油田开发建设的经济效益。油田地面管网是涉及离散拓扑优化、非线性参数优化、多目标优化等在内的一类十分复杂的大型混合优化设计问题;主要针对油田开发过程中地面工程系统的负荷率下降,效率降低,生产运行能耗升高的问题;同时根据每一个油田的特点进行地面建设。如果建设不完善,就会使工作环境持续恶劣,让抽油机设备出现故障,影响抽油机的平衡性能,很容易造成载荷过重。在油井井况自然环境因素中首要考虑雨水渗漏问题,其次是压力问题,这两方面主要体现在接线盒和减速箱,接线盒主要是进行细节处理,在接线盒盖处加封密封带等。减速箱是抽油机最关键的部位之一,它的作用是调节温度防止设备烧坏。

1.3对抽油机系统管理因素影响

抽油机是由多个构件构成的大型、复杂的机械系统组成的,对于整体来说,各个部件的重要程度也各不相同。而设备投入使用后,由于有形磨损和无形磨损的作用,造成设备性能低劣化,技术落后,引起维持修理费用增加,能源及原材料消耗增大,生产成本上升,生产效益下降。而我国在目前采用的设计寿命周期都比较长,与越来越快的技术更新速度形成了很大的反差。由于采用了设计寿命标准造成企业效益下降,企业更新改造积累减慢,由于延迟了更新时间使企业设备更新陷入非良性循环。久而久之无法满足规定时间、规定条件和规定能力的要求,并为后续维修性、保障性、可信性等造成了影响。

2抽油机系统经济运行的优化措施

2.1根据井况有效匹配抽油机设备

有效匹配设备可以使复杂的机械系统变得简单实用。不同井况要采用不同的设备,油杆抽油系统是应用最广泛的系统之一,是一款人工举升设备。它主要考虑了以下几个方面,抽油机自身的负载能力问题、抽油杆自身的强度问题、共振影响问题,还有一些做功次数,工作参数,工作温度范围等细节问题。结合当自然工作环境情况,合理的选择抽油机设备,选择合理强度抽油杆柱,同时还要考虑在开采过程中碰到的井下井况,防止高含水、井身弯曲、错断等因素影响,维持井况在一个好的层面,减少杆泵采油装置故障的发生。如果选择不当,降低了标准会凸显其可靠性的不足,造成设备的损耗和安全性能,甚至直接影响使用寿命,造成各个零件之间的组合性降低;如果配置过高的设备要求,虽然会有效降低事故的发生,但是却消耗了大量的成本。只有适当的选择才能有效的增加设备在不同井况中的应用效率。利用 API 公式、史洛尼杰尔公式、威尔诺夫斯基公式、威尔诺夫斯基-阿道宁公式等科学计算法则,有利于有效分配设备。

2.2加强对抽油机井的科学管理

抽油机井的科学管理要从缜密的计算设计开始,计算设计包括应力、强度、安全系数、载荷、零件尺寸、环境因素等,还要通过“应力”s 和“强度”r 两个随机变量,通过不同的运算方法,实现变量之间实数代数运算。同时考虑已有的技术水平,考虑环境复杂程度,考虑重要程度,考虑任务情况;通过自身特点进行科学管理,不断应用到我国油田开采后期的工作当中。随着含水率逐年增加,油田状况复杂,驱油方式由原来的水驱,发展到水驱、聚驱和三元复合驱,一些低渗透油田也开始开发生产。这些不同的驱油方式以及低渗透油田的特殊性,直接影响到抽油机驴头悬点载荷的计算及机型选择,在今后的生产中,科学管理将会突出在软件使用上,通过软件的使用对当前油田生产的动态静态分析,对抽油井的不同方面的系统优化,通过科学分析,建立模型,有效管理来促进效率增加,成本节约。

结语

从对设备本身的分析和创新科技管理,从对外部环境和内部环境分析,从多种抽油机设备等全方面的考虑,通过各种科学计算,软件设备等,可以建设一个完善的抽油机井系统,再利用多种抽油机原理,利用维护系统,可更大程度提高抽油机效率,节约成本。

参考文献

油田抽油机范文第7篇

【关键词】抽油机;变频调速;控制系统

中图分类号:TM92 文献标识码A: 文章编号:1006-0278(2014)01-167-01

游梁式抽油机作为我国油田中抽油机的主要形式,约占抽油机总数的90%左右,耗电量约占油田总用电量的40%左右,仅次于油田注水的用电量。为了使抽油机可靠地启动,抽油机几乎无一例外地采用了较大功率驱动电机和大容量变压器。这虽然解决了启动问题,但电机正常运行时工作在轻载状态,使其效率和功率因数明显下降,而且配用变压器的容量也不得不相应提高。变压器及电机较低的负载率导致电网传输无功负荷过大,网损增加,电网容量得不到充分利用,造成了电力能源和设备资源的浪费。

一、新型变频调速式抽油机

(一)变频调速式抽油机的提出

由于游梁式抽油机应用十分广泛,其效率低、能耗大的问题也日趋突出,引起人们越来越多的关注和重视。针对抽油机数量的不断增加,如何实现抽油机的平衡效果,实现节能,提高经济效益的节能型抽油机成为了研究热点。抽油机节能,其首选方案是采用变频器对其电机拖动系统进行改造,抽油机改用变频器拖动后有以下几个好处:大大提高了功率因数;动态调整抽取速度;动态调节抽油机的冲程频次;实现了真正的软起动,延长了设备的使用寿命,减少了停产时间,提高了生产效率。

综合分析了各种游梁式抽油机的特点和结构的基础上,利用机构创新的基本理论,综合现有抽油机的抽油方式特点,剖析它们内在的规律,提出了抽油机的调频变速。为解决游梁式抽油机能耗大、效率低,尤其是在下冲程时抽油杆柱依靠自重下落,能量出现倒流而使电动机处于发电机运行状态的问题提供了一种新的途径。

(二)抽油机设备的改造

在对传统油田抽油机设备改造后,控制柜内主要安装器件有三相电源接头、LG系列PLC、高仕达金星变频器等。该抽油机设备的设计完全摒弃了传统抽油机那种磕头笨重的缺点,而是以简单的控制系统对抽油的全部流程进行控制,在某种程度上真正实现了自动控制的思想。简易工艺运行过程如下所述:在控制柜内利用PLC自带的属性特点,即为开关量输入/输出信号,由其输入端口开关的关断对变频器的速度控制级及正传信号进行控制,进而驱动电动机的快慢旋转,继而由电动机的转动带动连杆对配重进行上下运行动作,从而实现提油装置在上升及下降过程中的稳定运行。其中,改造后的抽油机可持续工作在运行状态,无须停机。利用滑轮的快慢旋转迫使抽油杆做上下提升动作,再由悬绳器牵引盛油装置做往复运行的动作。

(三)变频调速式抽油机工作过程分析

变频调速控制系统由16位CPU运行控制,控制电路采用直接数字控制方式,进行判断处理变频调速抽油机运行时的各项参数。CPU接收到输入电路的控制信号后,经过数据处理、转矩计算等环节形成控制指令,供给基极驱动电路,控制变频器大功率晶体管的导通与关断。此外,控制系统中变频器可接收外部模拟信号和开关量控制信号,完成对工作频率的调整。

给定部分为电压信号,PLC部分为开关量控制信号,即利用常规开关及接近开关的关断去调节变频器的电压/频率的变化,再由变频器作为三相异步电动机的驱动信号,进而驱动电动机高低速及正反转的变化。电动机在正向转动状态下,将通过连杆驱动配重作上升及下降的运行,而当盛油装置装满原油后,通过悬绳及连接杆的连接,在控制系统的控制下,作相应的上升、下降及高低速的运动。抽油机工作过程中,支架上的滑轮也随着盛油装置的运行方向变化,而作相应的需求改变,而横梁起到减轻部分负载的作用。变频调速抽油机的运行由五个过程组成,具体说明如下:(1)S形加速过程:本过程可分为起始低值加速过程、匀加速过程、结尾低值加速阶段。(2)匀速提升抽油高速过程:这是主要工作过程,由于柱塞达到最高提升速度后,控制系统便使其始终保持大小不变的速度直到这一过程结束,从而使这种工作方式有效地提高了系统的抽油效率,并有效地保证了系统机械零部件平稳地工作,合理选择的周期,可确保得到合理的产量和最低的能耗。(3)逆S形负加速过程:与(1)过程相同,也可分成三个阶段,但加速曲线与(1)过程的变化方向相反,合理处理好这个过程是确保进液工作条件的关键,也是确保系统平稳工作的关键。(4)匀速下放抽油装置过程:这部分可以说成是匀速提升抽油高速过程的逆过程。(5)匀速下降进液过程:这是井下设备的进液过程(也是地面设备的储能过程),合理安排这一过程是确保提高泵效的关键,这一过程也是地面设备的储能过程,在确定了作业条件之后,选定合理的平衡配重可以有效地减轻系统的动态载荷和能耗。

变频调速抽油机与传统的抽油机的不同之处是整个工作循环的每个过程都可根据油水井的井下地质条件、开发特征、选用的井下设备以及地面设备(包括井口装置和输油管道的长度、直径、弯曲接头等)进行测定与综合分析,并可以采用计算机计算模拟最佳工况,得到一系列的优化工作参数,如冲程长度,每分钟冲次数,提升速度与加速度,下降速度与反向加速度等,这些参数送入抽油机的数控系统,从而使抽油机地面的动力端能很好地与井下的液力端动态协调,即应使抽油杆工作为始终保持张紧状态,保持了它的刚性,因而可以大幅度提高泵效,增加产油量,甚至能使深井抽油泵的泵效提高到大致与地面往复泵接近的程度。

二、控制系统的实现

本文所设计的抽油机变频调速控制装置采用的PLC具有8个输入点、8个输出点及部分扩展端口。可分别与变频器的控制端和抽油机的限位传感器等连接,以沟通外部系统和内部系统。通过PLC的串行口,装入根据每口井况编制的管理程序,它将根据输入点的信息进行实时控制。在系统运行过程中,PLC接收抽油机上冲程和下冲程换向点位置传感器传来的信号和电机输出功率信号,经PLC程序处理后输出控制信号,以控制变频器的输出电压和上下冲程的输出频率,达到控制抽油机上下冲程速度的目的。执行结果用以操作输出设备如(接通或断开),从而使被控对象受到控制。这样在控制系统中,控制过程的更改不需要改变其内部的接线,而只需通过编程器去改变程序存储器中的某些语句即可。

三、结论

结果表明,变频调速抽油机系统优点为节能效益高,运行可靠、稳定,结构简单,操作简便,使用寿命长,自动化程度高,无需人看管,维护量少。

参考文献:

[1]丁斗章.变频调速技术与系统应用[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[2]张训文.机电一体化系统设计与应用[M].北京:机械工业出版社,2003.

油田抽油机范文第8篇

关键词:抽油机井 系统效率 影响因素

抽油机井系统效率是衡量油井工作水平的重要因素,也是一项反映油井工作效率和用电损耗的重要指标。提高抽油机井系统效率已经成为油田节能降耗、降低生产成本、提高经济效益的一个重要途径。

1 抽油机井系统效率的组成

抽油机井升举过程是一个能量不断转化和传递的过程,在每一次转化和传递中都将损失一部分能量。从地面供入系统的能量扣除系统的各种损失以后,就是系统所给液体的有效能量,该有效能量与系统输入能量的比值称为抽油机井系统效率。根据抽油机系统工作特点,可将抽油机井的系统效率分为地面和井下两部分。

2 影响机采系统效率因素分析

2.1 影响地面系统效率因素分析

影响抽油机系统效率的地面部分设备主要有电动机、皮带、减速箱和四连杆机构,各部分的能量损失不同。1)电动机:电动机效率与电动机类型、电动机质量、抽油机平衡、电动机匹配、电动机老化等有关。其中电动机类型、电动机的匹配和抽油机的平衡度是影响电动机效率的主要因素。2)皮带:采用三角皮带传动时,由于弹性方面的原因,产生弹性变形能量损失,不可避免地要出现相互错动、打滑和震动,造成部分能量损失。皮带传动效率与皮带松紧、两轮对正度、轮轴同心度有关,其中皮带松紧度是影响皮带传动效率的最重要因素。3)减速箱:减速箱中一般有三对人字齿轮,齿轮在转动时,相齿合的齿面间有相对滑动,因此就要发生摩擦,产生能量损失,同时,三副轴承也要产生摩擦损失。影响减速箱效率的主要因素是齿轮及轴承的度。一般出问题少,对机采系统效率影响较小。4)四连杆机构:在抽油井四连杆机构中共有三副轴承和一根钢丝绳,四连杆机构效率与轴承摩擦力损失及驴头钢丝绳变形损失有关。因此轴承是否,钢丝绳的变形程度大小是影响四连杆效率的主要因素,因采油队一般都实施了严格的保养制度,所以出问题少,对机采系统效率影响较小。5)抽油机平衡:平衡率较差时,电动机会在冲程周期运行的某一时间段出现做负功(即发电)现象,根据电能机械能电能的转化过程,转化效率只有50%,即电动机做1 kWh负功,电网系统需要消耗2 kWh。抽油机平衡是影响电动机效率,进而影响系统效率的主要因素。

2.2 影响井下系统效率因素分析

影响抽油机系统效率的井下部分设备主要有盘根盒、抽油杆、抽油泵和管柱,各部分的能量损失。1)盘根盒:盘根盒过紧、井口偏中会造成悬点载荷增加,磨阻增大,效率降低。影响盘根盒效率主要因素是盘根盒的松紧度以及驴头井口对中程度。2)抽油杆传动:井斜、抽油杆及油管弯曲会造成抽油杆磨阻增加,能耗增大。冲程、冲速、泵径匹配不合理,杆速增加,也会造成传动效率下降。冲程、冲速、泵径匹配不合理和抽油杆及油管的弯曲是影响抽油杆转动效率的两个主要因素。3)抽油泵:抽油泵功率损失主要包括机械摩擦损失功率、抽油泵容积损失功率和抽油泵水力损失功率。抽油泵机械摩擦损失功率及水力损失功率由泵的结构等决定,在黏度不高的情况下一般很小,抽油泵效率与泵充满系数(即通常说的泵效)

密切相关,也与泵的漏失量密切相关,影响抽油泵效率的主要因素是泵效及漏失量,在供液不足的油井中,泵的充满系数与生产参数密切相关。4)油管柱:管柱效率损失包括容积损失和原油沿油管流动引起的功率损失 (即水力损失) 组成,在管柱不漏的情况下,影响管柱效率的主要因素是泵挂深度、原油黏度、结蜡程度等。

3 提高抽油机系统效率的有效途径

提高系统效率主要有两个方面,即提高地面系统效率和提高井下系统效率。

3.1 提高地面系统效率的途径

地面系统效率主要由电动机效率、抽油机效率组成。提高地面系统效率也就是提高电动机效率和提高抽油机效率,提高地面部分系统效率的流程。

3.1.1 提高电动机效率

目前抽油机井使用的部分电动机能量损耗仍然较高,而且配置的额定功率远大于抽油机实际输入功率,存在“功率不匹配”现象,造成负载率和功率因数偏低,无功功率偏大是影响电动机效率的重要因素。1)合理匹配电动机。普通三相异步电动机一般在负载率85%时效率最高,电动机的负载率及功率因数越低,电动机的效率越低。对于电动机匹配不合理、大马拉小车的现象,若有针对性地进行更换小电动机工作,可降低电动机运行无功功率,降低电动机空载运行有功功率,提高电动机功率因数,降低有功耗能提高效率。系统效率随着电动机功率利用率的提高而提高。2)应用高效电动机Y系列三相异步电动机在额定功率的85%运行时,效率和功率因数呈现最大值,而当负载降低时效率和功率因数都随之下降,能耗随之增大。抽油机的扭矩特点是波动较大,且存在负扭矩,因此Y系列电动机经常不在最佳状态下运行。高效节能电动机在较宽的载荷率下工作效率较高,在低负载率时效率较高,具有启动扭矩大,功率因数高的特点。3)提高抽油机平衡度。抽油机运行不平衡,会造成电动机运行电流和功率因数波动过大,甚至造成电动机在冲程某一阶段出现负功现象,造成不必要的电耗。抽油机平衡度调整的最终目的有两个,一是保证抽油机安全运行,二是节能。通过调整平衡块重心的位置,使上冲程与下冲程消耗电能近似相等,达到最节能的效果。

3.1.2 提高抽油机效率

1)推广应用高效抽油机。使用皮带式抽油机。该机冲程长,冲速小,泵的充满系数高。而且皮带具有吸收震动的作用,换向平稳,冲速慢,所以机泵惯性载荷、动载荷小。使用双驴头抽油机。同常规型抽油机结构基本一样,但将曲柄上的平衡重转到另一侧的驴头上,载荷的周期性变化小,电动机匹配小,节能效果好。2)强化抽油机保养,降低机械摩擦损耗。在能量传递过程中,抽油机的能量损失在摩擦损耗中,因此,强化抽油机维护保养,降低机械摩擦损耗,是提高抽油机效率的重要方面。主要包括电动机、抽油机、井口各运动摩擦部位的、校偏、皮带轮“四点一线”、皮带松紧调整及更换磨损严重变速箱等。

3.1.3 优化沉没度。沉没度对泵效及系统效率影响很大,沉没度过大造成抽油机上下行程悬点载荷增加,磨阻增大,管柱效率降低,地面能耗增加;沉没度过小会降低泵效。泵挂深度变化时,油井产液量随下泵深度的增加,有先上升后降低的规律。沉没度过大,不但对提高产量无益,反而会增加悬点载荷,增大电动机负荷,降低系统效率,在现场生产中当动液面确定时,沉没度的选择直接决定泵挂深度,因此,合理选择沉没度对油井系统效率的提高十分重要。

参考文献

油田抽油机范文第9篇

【关键词】抽油机 故障 油田

随着社会的高速发展,人们的生活质量也不断的得到提高,出行工具早已代替了传统的自行车等交通工具,取而代之的是各种各样的汽车,而这些都需要消耗大量的油资源。社会的不断发展,对油的使用量也不断的攀升。因此,对油田进行开发利用在现代社会中有着非常重要的作用。抽油机作为其工作的常用工具,有着很大的构造优势,相对于其他工具来说它的构造非常的简单,使工作人员使用起来非常的便捷。然而,采油工程的工作特性使得工作地点往往都是荒无人烟的地方,而且每次工作时间都非常的长,这就使得抽油机要长时间的处于工作状态,这就要求其自身必须非常的经久耐用。但是,现阶段我们使用的抽油机总是在工作的过程中出现这样或者那样的问题,因此,我们必须有效的将其经常出现的问题得到有效的解决,只有这样才能更好的满足采油工程对其的要求。

1 抽油机中常见的故障问题

1.1 曲柄销故障

在抽油机的所有故障中,曲柄销出现问题的次数最多。它充当的是抽油机的连接纽带,有效地将连杆以及曲柄进行串联,并利用这个过程来将动力传输给其他设备,同时带动自身进行运动,除此之外,它还承受着曲柄锥以及连杆的双重张力。通过对曲柄销多次产生的故障的分析和研究,我们发现造成其出现问题的因素有很多,主要的有以下几种:一是地基的原因,由于采油工程的工作地点常常是荒郊野外,因此,抽油机经常处于不同的地理环境中,也承受着不同的压力。二是在设置抽油机时我们必须保证其曲柄键处于一个水平线上,但是实际操作中往往会出现倾斜、扭曲的现象,这种现象会使减速箱承受着比较大的剪应力,然后会致使曲柄销承受的力分布不平衡,最终导致曲柄销出现断裂;三是使用的是劣质的曲柄销,劣质产品的使用会大大降低其工作质量,甚至会造成故障问题出现;四是没有对其进行良好的维护,只有对其进行良好的维护工作才能保证其正常运行,否则会造成抽油机运动失衡现象,从而导致断裂现象出现;五是抽油机的设置出现偏差,没有很好的将抽油机进行设置也会在一定程度上加快曲柄销的磨损程度,从而造成问题的出现。

1.2 减速箱渗漏故障

减速箱在抽油机中也有着非常重要的作用,致使其出现渗漏问题的因素也非常的多,常见的有这几种:一是减速箱在工作时需要进行高速的运转,在这个时候就会是减速箱的内部和外部的压力变的不同,而他们之间的差异就会导致很多热量生成,这就使得其内部的温度逐步的增加,导致其承受的压力也逐渐的增加,从而导致渗漏问题产生;二是不合理的轴头密封构造以及大量的使用油等等都会造成渗漏问题的发生。

1.3 抽油机偏磨的问题

抽油机的偏磨问题常见的有两种,一是单面偏磨;二是双面偏磨。他们之间的不同之处在于双面偏磨中油管受到磨损的面积比单面的小些,但是它的受损程度则较为严重。

2 抽油机常见故障的处理对策

2.1 如何解决曲柄销出现的问题

想要解决问题先要做的是发现问题并弄清楚为什么出现这种状况的,然后再对症下药进行解决。在查找曲柄销出现问题的原因是要注意一些细小的内容,比如,各个方向是不是保持着水平状态,连杆是否达到了要求的长度等等。

2.2 如何解决减速箱渗漏的问题

解决问题时最重要的就是要对症下药,根据具体的问题采取相应的办法进行解决。因此,在解决渗漏问题的时候也要根据产生这种现象的具体原因进行。对于由于减速箱和轴承端盖两者的贴合太紧的原因而出现的渗漏问题,我们看可以在他们之间加垫一个石棉垫,但是要保证垫子的周边没有细碎的毛边;对于由于回油孔不顺畅的原因产生的渗漏现象,我们首先要将对回油孔进行有效的疏导工作,如果出现的堵塞现象特别厉害的化就要考虑换个新的设备。对于没有控制好合适的密封力度的原因产生的渗漏问题,我们要调试出合适的力度,同时要经常的对设备进行很好的维护。

2.3 如何解决抽油机偏磨的问题

面对采油工程中严重的抽油机发生偏磨的现象,我们采取了许多的方式方法,常用的有:一是加大抽油杆的旋转力度,这样就可以大大的减少因为长时间的重复同样的动作而产生的磨损现象,二是巧妙的利用拥有滚轮设备的防偏磨器,这样就能在很大程度上降低油管在工作过程中受到磨损的可能性,这种含有滚轮的装备因其自身的优势,在抽油机中得到了广泛的使用;三是在设备中加入抗弯防磨副装置,它能有效的将摩擦得到转化,将由原有的处于油管和抽油杆两者之间的相互磨损转变成摩擦杆和滑套两者之间的,由于滑套自身的特性,使得它可以自行使自己处于最为合理的地方,这就在一定程度上有效的减少油管和抽油杆两者的相互磨损,有效的解决抽油机偏磨的问题。

3 总结

抽油机对于采油工程有着非常重要的作用,为了保证采油工作的顺利进行,就必须要使用高质量的抽油机。但是,现阶段的抽油机经常出现问题,这在很大程度上影响了我国采油工程的发展。本文对其常见的问题进行了深入的分析,并且提出了一些解决方案。明确了抽油机出现问题的原因,并对这些因素进行对症下药,使其得到有效的解决,确保抽油机能够在任何环境下都能进行高效的工作。除此之外,我们还要加强对施工人员的培训,增强其专业能力,确保抽油机能够得到最有效的使用,从而促进我国采油工程更好的发展。

参考文献

[1] 刘峰.抽油机光杆故障分析及对策[J].科技信息,2007,6(32):56-58

油田抽油机范文第10篇

[关键词]油井偏磨 HDPE内衬油管 油杆断脱

中图分类号:TQ172.75 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)12-0016-01

一、油田抽油机井偏磨及防偏磨概况

油田开发进入高含水开采阶段,油井的井况发生了很大的变化,加之强注强采,致使管杆工作环境日益恶劣,抽油井的偏磨腐蚀问题变得越来越突出。偏磨与腐蚀相互作用,加快了管杆磨损速度。据统计2009年度,胜利油田因为管杆偏磨造成油井维护工作量占到维护量的1/3左右,偏磨造成的管杆报废率达到60%以上,仅作业费用和管杆投入达数亿元,有效治理偏磨亟待解决的问题。

二、杆管偏磨的机理危害及治理

(一)偏磨的机理分析

抽油机井的管杆泵在井下时刻受到拉压弯扭挤等组合变形的影响,在这个复杂的受力运动系统中,造成管杆偏磨的因素太多,主要有:

(1)井液介质的因素。据资料显示,油井产出液含水大于75%时,由油包水型转换为水包油型,管、杆表面则失去了油性介质,磨损程度加重。矿化度明显增大Cl-、HC03-和H2S的含量的普遍较高。管杆的偏磨,表面生热,铁原子活化。具有强腐蚀性的产出液,使偏磨处优先被电化学腐蚀,使得管杆偏磨表面更粗糙,磨损更为严重。

(2)井身结构的影响:随着油田的开发斜井、定向井越来越多,井身结构更加复杂。造斜点附近,管杆受井眼轨迹的影响产生弯曲,管杆发生强烈摩擦磨损。

(3)油管受压弯曲的影响:有封隔器等工具的管柱,尾管较短时,泵上油管受压弯曲,造成抽油杆与油管偏磨。

(二)偏磨引起的危害

随着油田开发的不断深入,综合含水逐年上升,加之多年的强注强采,致使杆、管在井下的工作条件日益恶劣,偏磨腐蚀加剧,各种原因引起的断脱、漏失问题也就日趋严重。

(1)偏磨引起断脱、漏失

井斜引起的偏磨及原因造成井斜的因素很多,有自然井斜,人工井斜和地层蠕动等。由于井斜或套管变形形成“拐点”,使油管产生弯曲。在油井生产时,抽油杆的综合拉力F或综合重力W产生了一个水平分力N(正压力)的作用,油管和抽油杆在“拐点”处接触,产生摩擦。

在“拐点”弯曲度较小的地方,油管内壁和抽油杆接箍产生摩擦,油管偏磨面积较大,而弯曲度较大的地方,不仅油管内壁与抽油杆接箍产生摩擦,油管内壁与抽油杆本体也产生摩擦,油管偏磨面积较小,磨损较严重。

(2)“失稳”对偏磨的影响

首先,分析杆、管在上下冲程过程中每一点的受力状况。在上冲程过程中,有杆柱向上的拉力,该点以下杆柱在液体中的重力,该点以下杆柱在上行中与液体的摩擦力,活塞与泵筒的摩擦力。由于向上的拉力远大于向下的阻力,因此,杆柱在向上的拉力作用下向上运动,完成上冲程。在这个运动过程中,杆柱每一点在合力作用下都被拉直,不与油管接触,从而不会发上偏磨现象。中性点(即合力为零的点)以下油管受力时,有上部油管在井液中的重力形成向下的压力、下部油管在液体中的重力以及管内介质对油管和活塞对泵筒向上的摩擦力[1]。在上述力的作用下,下部油管发生摆动与抽油杆接箍产生摩擦。这种偏磨较轻,通常为双面偏磨。中性点位置与泵以下尾管的长度有关。若尾管长,则泵以下的重量加大,就可以把弯曲应力抵消。

在下冲程过程中,油管每一点的合力都是向下,油管被拉直,不会发生偏磨现象。杆柱每一点的受力以该点以下杆柱在液体中的重力,杆柱下行时与液体摩擦产生的向上的阻力,活塞与泵筒摩擦产生的向上的阻力,该点以上杆柱在液体中重力作用于该点形成的向下的压力。下冲程时各点受力比较复杂,而且处于变化中,下冲程运动开始时,还受到杆柱向上的惯性力的作用。各点合力向下,杆柱向下运动。中性点以上的抽油杆始终处于拉伸状态,不会弯曲变形,发生偏磨现象。而中性点以下的抽油杆,由于该点以下杆柱的重力较小,不足于克服其他各种向上的阻力,而该点以上杆柱的重力较大,作用于该点形成向下的压力较大,下部杆柱在强大的压力作用下完成下冲程,容易弯曲变形,发生偏磨现象。由于杆柱的塑性较强,上部的重力不会很快对下部形成压力,而下部杆柱在上冲程的惯性力作用下还在向上运动,大大增加了中下部杆柱的弯曲程度。杆柱发生弯曲的这种现象称“失稳”,杆柱“失稳”是偏磨的主要原因,而中性点越低,杆柱的“失稳”越轻,杆柱偏磨现象也越轻。“失稳”引起的偏磨均为双偏磨,使抽油杆强度变低,加之交变载荷的影响,抽油杆容易疲劳。因此,底部抽油杆出现断脱的情况较多。

从理论上讲,“失稳”与如下因素有关:冲程、冲次越大,“失稳”越严重;多级组合中,细杆比例越大,“失稳”越严重;同一深度,三级组合比二级组合“失稳”严重;泵的间隙越小,活塞与泵筒的摩擦力越大,“失稳”越严重。

三、综合治理对策

对偏磨井采取综合治理措施,形成了以“扶正、加重、锚定”为主导的偏磨井综合治理技术。

(一)自动防偏磨抽油杆加倒拉锚治理技术

综合利用HW自动防偏磨抽油杆和管柱锚定技术这两种工艺技术,对偏磨较严重的井进行治理,采用管柱锚定技术可以减轻和预防管柱弹性伸缩弯曲造成的管杆偏磨损伤,自动防偏磨装置可实现油管、抽油杆隔离不接触,降低抽油杆柱下行阻力,最终达到满意的防偏磨效果。

(二)特殊接箍防偏磨技术

对抽油杆接箍进行特殊处理,提高其光洁度、硬度及抗腐蚀能力,减小摩擦系数,达到减轻抽油杆磨损的目的。目前常用的特殊接箍主要有镀铬接箍和双向保护接箍。

(三)小电泵采油工艺技术

采用小电泵采油工艺技术可以彻底解决偏磨问题。该技术适应井况较好、供液能力强、不出砂的井。之前在四矿偏磨严重的几口井采取了小电泵采油工艺措施,由于小电泵质量问题,成功率仅为50%,但成功的井目前仍正常生产,免修期均达到了600天以上。

(四)采用防偏磨采油工艺管柱

该工艺是依据“同心圆”理论开发的防偏磨采油工艺技术。其特点一是采用泵下加重装置,将抽油杆柱的中和点下移至泵筒以下,使管杆始终处于拉伸状态;二是对油管采取双向锚定措施,防止油管蠕动弯曲;三是采取自动旋转扶正装置,减轻油管抽油杆之间的摩擦。

参考文献

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