張雷(大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠)
近年來出現(xiàn)了各種節(jié)能型抽油機,如擺桿游梁式抽油機、異相曲柄式抽油機、雙驢頭抽油機、調(diào)徑變矩抽油機、下偏杠鈴抽油機等,但這些抽油機未改變電能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動、再轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運動的形式[1]。新型電動機抽油機簡化了機械傳動過程,有效地提高了效率,是一種很有推廣前途的新型抽油機。
圖1 復(fù)式永磁電動機抽油機示意圖
復(fù)式永磁電動機抽油機(圖1)改變了以往抽油機的減速、換向等復(fù)雜的機械傳動方式,應(yīng)用目前先進的稀土永磁同步電動機技術(shù),結(jié)合專用變頻控制裝置,實現(xiàn)電動機直接驅(qū)動抽油泵生產(chǎn)。該抽油機設(shè)計為單管塔式結(jié)構(gòu),抽油機的沖程調(diào)整非常方便,只需根據(jù)要求調(diào)整抽油桿上下?lián)Q向開關(guān)的位置即可實現(xiàn)沖程的調(diào)節(jié)。
L12-22井安裝復(fù)式永磁電動機抽油機后,單井日節(jié)電44kWh,年節(jié)電1.60×104kWh,系統(tǒng)效率提高19.67個百分點,該井生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表1。
表1 L12-22井復(fù)式永磁電動機安裝前后節(jié)能效果對比
試驗后,有功節(jié)電率達到20.61%,系統(tǒng)效率提高了19.67個百分點,節(jié)約有功功率1.83kW,每臺每年可節(jié)約電費9532元(電價:0.5946元/kWh)。
該抽油機沖程長、傳動皮帶較寬,風(fēng)大時光桿易擺動,影響井口盤根盒密封效果,需要改進和完善。同時,示功圖測試配套需要完善;由于沖程長,目前使用的示功圖測試儀器不太適用。
直線電動機抽油機為單管塔架式結(jié)構(gòu),如圖2,應(yīng)用目前先進的稀土永磁同步電動機技術(shù),結(jié)合專用變頻控制裝置,實現(xiàn)電動機直接驅(qū)動抽油泵生產(chǎn)[2]。
圖2 直線電動機抽油機示意圖
L4-3429井安裝復(fù)式永磁電動機抽油機后,單井日節(jié)電34kWh,年節(jié)電1.2×104kWh,系統(tǒng)效率提高9.23個百分點,該井生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表2。
表2 L4-3429井直線永磁電動機抽油機應(yīng)用效果對比
換型后,有功節(jié)電率達到19.52%,系統(tǒng)效率提高了9.23個百分點,節(jié)約有功功率1.41kW,每臺每年可節(jié)約電費7344元。
該抽油機的不足是沖程受機型高度限制,上調(diào)參數(shù)困難。
直接平衡直線電動機抽油機是在常規(guī)游梁式抽油機基礎(chǔ)上的改進,它吸收保留了常規(guī)機的三角支架、中心軸承、驢頭等優(yōu)點,采用直線電動機作動力機,在游梁的尾部增加了一個驢頭,驢頭上掛鋼絲繩,與配重車連接。配重車上托盤與直線電動機上端蓋連接,控制系統(tǒng)給直線電動機送電,通過變頻調(diào)速,初級切割磁勵線產(chǎn)生推力,實現(xiàn)上下往復(fù)運動,帶動配重車、后驢頭,通過游梁、前驢頭、鋼絲繩、懸繩器、抽油桿連接井下泵,實現(xiàn)抽油的目的[3]。
L3-2213井安裝直接平衡直線電動機抽油機后,單井日節(jié)電37kWh,年節(jié)電1.4×104kWh,系統(tǒng)效率提高9.67個百分點,該井生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表3。
表3 L3-2212換抽前后效果對比
換抽后,有功節(jié)電率達到19.54%,系統(tǒng)效率提高了9.67個百分點,節(jié)約有功功率1.54kW,每臺每年可節(jié)約電費8021元。
該抽油機地面設(shè)備自運行到目前進行了多次維修,生產(chǎn)運行很不平穩(wěn),經(jīng)常過載停機,不能正常上調(diào)參數(shù),而且井口振動噪聲很大;在上下死點轉(zhuǎn)換時無緩沖,無剎車裝置,給生產(chǎn)維修帶來諸多不便。
1)復(fù)式永磁電動機抽油機與傳統(tǒng)抽油機相比結(jié)構(gòu)簡單,現(xiàn)場試驗表明啟動電流小、力矩常數(shù)大、效率高,節(jié)能效果顯著。
2)直線電動機抽油機舍棄了變速傳動環(huán)節(jié),采用直線電動機驅(qū)動,具有更加完善的動力性能、運動性能和平衡性能。
3)直接平衡直線電動機抽油機可以在原有常規(guī)游梁式抽油機的基礎(chǔ)上進行改造,減少了報廢機的閑置,降低了成本投入。
4)直線電動機驅(qū)動的抽油機現(xiàn)場應(yīng)用過程中存在局限性和不足,進一步試驗改進后,將是油田節(jié)能降耗的有效手段。
[1]陳憲侃,陳萬薇,孫建華.游梁式抽油機與直線電動機抽油機[J].石油鉆采工藝,2003,25(1):25-27.
[2]姜民政,王建萍,鄭雪鋒,等.直線電動機驅(qū)動抽油機的研究[J].石油礦場機械,2006,35(1):38-41.
[3]杜廣義.直線式電動機在有桿抽油設(shè)備中的應(yīng)用[J].石油礦場機械,2002,31(1):43-44.