張波

中國石油長慶油田第一采油廠 ，陜西 延安 716000

一、概況

普通游梁式抽油機一度作為油田開發(fā)的主要設備，從常規(guī)抽油機開始到異相曲柄抽油機、復合平衡抽油機、雙驢頭抽油機及彎梁變矩抽油機等各種游梁式抽油機，主要針對抽油機的自身平衡效果來設計制造，從而達到降低抽油機的配備功率和節(jié)能目的，但沒有與油井相關的參數(shù)進行有效的結合，沒有調整抽油機運行參數(shù)的合理運行?，F(xiàn)場存在抽油機運行參數(shù)與油井參數(shù)相差較大，抽油機系統(tǒng)效率低下的問題。數(shù)字化抽油機可根據(jù)油井負荷大小調參，使抽油機達到最佳的平衡狀態(tài)，并根據(jù)油井產液量使抽油機工作在合理沖次，最大限度發(fā)揮抽油機的工作能力，達到低碳開發(fā)和節(jié)能開采的目的。

二、數(shù)字化抽油機功能

1.通信結構

數(shù)字化系統(tǒng)是數(shù)字化抽油機的大腦和中樞。具有油井參數(shù)和電參數(shù)的采集傳輸、抽油機遠程啟停、語音提示/報警、軟啟動和過載保護、最佳工作沖次的判斷及調節(jié)、抽油機平衡的判斷與調節(jié)以及與站控系統(tǒng)軟件的通信等功能。數(shù)字化設備部分主要包括數(shù)字化抽油機智能控制柜、抽油機平衡電機的控制與供電線纜及載荷傳感器、位移傳感器等（圖1）。

2.機械結構

圖1

圖2

圖3

數(shù)字化抽油機（圖2）是在游梁式抽油機的基礎上研制的一種新型節(jié)能抽油機，其主體部分與前置式游梁抽油機基本相同。將曲柄平衡變?yōu)橛瘟浩胶?，通過改善動態(tài)平衡效果實現(xiàn)節(jié)能，在結構形式上屬于游梁式抽油機類。它的最大特點是采用了彎形游梁結構；另一個特點是在游梁與支架之間裝有調沖程時鎖住游梁的支撐裝置。在相同的抽汲工況下，與常規(guī)抽油機相比，數(shù)字化抽油機峰值扭矩、均方根扭矩及凈扭矩曲線波動都小，且消除了負扭矩，其平衡效果理論上好于常規(guī)抽油機，可有效延長抽油機和驅動電機的壽命，其裝配電機功率小于常規(guī)抽油機。

三、數(shù)字化抽油機應用效果

1.自動調節(jié)平衡

數(shù)字化抽油機根據(jù)自動監(jiān)測并實時顯示抽油機的平衡狀況，可手動或自動將抽油機調整到最佳的平衡狀況，降低峰值電流，達到保護減速器和節(jié)能的目的。通過軟件可設定平衡度，如90%～100%為最佳平衡狀態(tài)，當采集的傳感器數(shù)據(jù)計算之后，自動啟動平衡電機進行至最佳。

2.自動調節(jié)沖次

數(shù)字化抽油機運行過程中，根據(jù)功圖量油軟件數(shù)據(jù)接口傳感器監(jiān)測得到的泵功圖或泵充滿度，應用最佳沖次技術設計的判定軟件計算后，發(fā)送指令給變頻器，調整電動機輸入頻率，調整到最合理的抽油機沖次。

3.測試效果分析

為了檢驗調數(shù)字化抽油機的現(xiàn)場使用效果，對常規(guī)抽油機、數(shù)字化抽油機的幾項使用參數(shù)進行了測試對比。結合篩選安塞油田近500口井測試資料的綜合結果表明，數(shù)字化抽油機比同型號常規(guī)抽油機所使用的電機額定功率小，電機功率因數(shù)比常規(guī)抽油機高0.43，地面效率比常規(guī)抽油機高 10.74%，平衡度比常規(guī)抽油機高9%，無功功率比常規(guī)抽油機低0.601，具有一定節(jié)能效果。以單井G128-158為例，原先使用普通七型抽油機，現(xiàn)采用數(shù)字化配套的CYJW7-2.5-18HF抽油機后，數(shù)字化抽油機動態(tài)平衡率高，電動機和減速箱輸出扭矩小， 與同規(guī)格常規(guī)抽油機相比， 電動機降低2～3 個型號，減速器降低 1～2 個型號。 用混凝土代替部分鑄鐵配重，成本比同規(guī)格常規(guī)抽油機有較大下降。性能參數(shù)及功圖對比如圖3所示。

四、結論

數(shù)字化抽油機的首要特點是數(shù)字化抽油機采用了數(shù)字化遠程控制系統(tǒng)的信息化操作模式同時結合彎梁變矩的機械構造，實現(xiàn)了機采系統(tǒng)節(jié)能控制的優(yōu)化升級。其節(jié)電率高、采購成本低，組織管理水平先進等優(yōu)點在安塞油田生產應用中具有重要意義。

第二特點是其前置式結構取消了曲柄平衡，其彎曲游梁后臂可針對不同懸點載荷實現(xiàn)最佳動態(tài)平衡，具有較高動態(tài)平衡率。

第三特點是其能夠防止減速箱齒輪的背面沖擊，在相同的抽汲工況下，其曲柄軸凈扭矩峰值與均方根值都較小，使裝配電機功率變小，抽油機受力狀況得到改善，可延長抽油機和驅動電機的使用壽命。

[1]SYT 5264-2006 油田生產系統(tǒng)能耗測試和計算方法［s］.石油工業(yè)出版社，2002.

[2]SY/T6275-2007 油田生產系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范［s］.石油工業(yè)出版社，2008.

[3]SY/T6472-2000 油田生產主要能耗定額的分類編制方法［s］.石油工業(yè)出版社，2000.

[4]張學魯.游梁式抽油機技術與應用［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001.

[5]李明忠.調徑變矩抽油機運動學及動力學特性分析［J］.石油鉆采工藝，2003.