長沖程曳引抽油機的改進方法

牛澤浩 河南油田機械制造有限公司

長沖程曳引抽油機的改進方法

牛澤浩 河南油田機械制造有限公司

近幾年來，河南油田陸續(xù)使用一批智能型節(jié)能長沖程曳引抽油機，該型抽油機在使用過程中暴露出不少問題，如穩(wěn)定性較差、無故障停機、配重箱安全剎車易損壞，導(dǎo)致抽油桿斷脫時配重箱摔壞等。針對存在的問題采取如下措施：將寬皮帶摩擦傳動改為聯(lián)組窄“V”寬皮帶，傳遞能力大幅度提高，可達到4×103～6×103kg；改進感應(yīng)開關(guān)，感應(yīng)距離為90 mm，有效地避免了磕碰現(xiàn)象。改進后的抽油機與普通游梁式抽油機相比，單耗降低了26.19%，系統(tǒng)效率提高了3.39%，有功節(jié)電率為26.79%，無功節(jié)電率為96.43%，綜合節(jié)電率為31.84%。

長沖程曳引抽油機；導(dǎo)軌改進；參數(shù)控制；改進；單耗

智能型節(jié)能長沖程曳引抽油機屬于機電一體化裝備，是現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)與直線抽油方式的結(jié)合。它有效地解決了常規(guī)抽油機耗電量大、沖程短、機械效率低、調(diào)參困難等問題。該機自身功率可調(diào)，實現(xiàn)了大功率啟動、低功率運行、高效節(jié)能。應(yīng)用高過載能力矢量控制變頻器，實現(xiàn)了輸出力矩的最佳匹配，使系統(tǒng)運行平穩(wěn)、無沖擊；任意速度曲線的設(shè)定，可實現(xiàn)無級變速控制，使沖程、沖次任意調(diào)整。該抽油機適用于普通油井的采油作業(yè)，尤其適用于長沖程、低沖次的采油工況。

1 存在的問題

近幾年來，河南油田陸續(xù)使用一批智能型節(jié)能長沖程曳引抽油機，該型抽油機在使用過程中暴露出不少問題，如穩(wěn)定性較差，無故障停機等。

（1）安全問題。抽油機導(dǎo)向滾筒底座周圍沒有護欄，導(dǎo)致修井作業(yè)時翻轉(zhuǎn)導(dǎo)向滾筒和保養(yǎng)導(dǎo)向滾筒時存在安全隱患；配重箱安全剎車易損壞，導(dǎo)致抽油桿斷脫時配重箱摔壞。

（2）防盜方面。配套的電動葫蘆易被盜，造成以后作業(yè)困難，同時給用戶造成損失；設(shè)備故障停機后，配重箱內(nèi)的配重鐵易被盜。

（3）操作方面。該機智能化程度較高，實現(xiàn)功能較多，操作復(fù)雜，造成現(xiàn)場故障停機后采油工不能及時排除故障，耽誤生產(chǎn)；修井作業(yè)時，翻轉(zhuǎn)導(dǎo)向滾筒時間較長，且需要吊車的配合。

（4）電氣控制方面?；魻栐?jīng)常被蹭壞或感應(yīng)不到，配重箱易碰到限位開關(guān)而停機；置于電機內(nèi)部的熱敏電阻易損壞，散熱風(fēng)機無法工作造成電機內(nèi)部溫度過高。

（5）適應(yīng)性方面。該機的傳動結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了該機不適合油稠易結(jié)蠟的油井。在運行過程中，一旦油井結(jié)蠟，抽油桿下行受阻，系統(tǒng)將對曳引機進行智能保護而停機；該機適合于長沖程、低沖次的工況，而不適應(yīng)高沖次。

2 改進方法

（1）驅(qū)動傳動問題。針對驅(qū)動傳動問題進行了如下改進：①提升電機功率，增加了抽油機的額定輸出扭矩和過載能力；②原設(shè)計為寬皮帶摩擦傳動，按滿載12×103kg計，最大摩擦力僅4×103kg，僅能克服稠油粘滯阻力1×103kg左右，傳遞動力能力不足，現(xiàn)場出現(xiàn)抽油桿下行，皮帶打滑的現(xiàn)象，洗井作業(yè)后才能恢復(fù)啟動，影響生產(chǎn)?，F(xiàn)改為聯(lián)組窄“V”寬皮帶，傳遞能力大幅度提高，可以達到4×103～6×103kg。抽油桿遇阻下行較慢，可自動調(diào)整沖次，以適應(yīng)較稠油的抽汲。

（2）修井作業(yè)翻轉(zhuǎn)機構(gòu)。抽油機頂部加裝翻轉(zhuǎn)電機和修井作業(yè)工位翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，漲緊輪和導(dǎo)向輪輪架通過和機架連接的軸進行旋轉(zhuǎn)，卸掉載荷，漲緊輪向下旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)向輪向上旋轉(zhuǎn)，這時導(dǎo)向輪可避開井口1 200 mm，為修井讓出作業(yè)空間。此機構(gòu)的應(yīng)用使抽油機自動讓開井口作業(yè)空間，無需吊車輔助，節(jié)省大量人力物力，節(jié)約成本。

（3）導(dǎo)軌改進。原設(shè)計為“T”型鋼導(dǎo)軌、滑動導(dǎo)靴結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)存在諸多問題，對安裝精度要求過高，易磨損，維護頻繁。現(xiàn)設(shè)計改為柔性鋼絲繩導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)靴結(jié)構(gòu)，柔性鋼絲繩導(dǎo)軌允許垂直度偏差較大，適合現(xiàn)場安裝環(huán)境；滾動導(dǎo)靴，維護周期長，有效降低了工人勞動強度。

（4）平衡箱安全剎車。新設(shè)計出和鋼絲繩導(dǎo)軌配套的平衡箱安全剎車機構(gòu)，采用電梯安全剎車原理，以實現(xiàn)懸點失載時的自我保護，避免平衡箱墩底。

（5）檢測霍爾元件。原設(shè)計中霍爾元件和平衡箱之間碰掛嚴重，占故障率的40%，感應(yīng)距離僅為15 mm。第二代設(shè)計改進感應(yīng)開關(guān)，感應(yīng)距離長達90 mm，有效地避免了磕碰現(xiàn)象。

（6）參數(shù)控制。對電控部分進行人性化設(shè)計，集中控制，可實現(xiàn)遠程控制。優(yōu)化電氣元件，采用軍品級元件，確保安全可靠；控制柜門分級設(shè)計，控制柜內(nèi)部為專業(yè)維修人員操作，小門內(nèi)部開關(guān)、旋鈕為現(xiàn)場工人維護操作使用，簡單易懂，有效地避免了工人誤操作?？刂乒耠p層密封，防塵、防盜、防潮、散熱性能好。

（7）拓展功能。為適應(yīng)現(xiàn)代化采油技術(shù)需要，有效降低采油工人勞動量，預(yù)留遠程控制及數(shù)據(jù)采集接口，可以實現(xiàn)如下操作及功能：①采用抽油機監(jiān)控終端對抽油機參數(shù)進行實時數(shù)據(jù)采集并遠程無線傳輸；②對所有參數(shù)進行數(shù)據(jù)顯示，異常情況報警，抽油機數(shù)據(jù)存儲、查詢與發(fā)布；③按權(quán)限進行遠程控制；④將油井的地理信息、抽油機的監(jiān)控信息通過系統(tǒng)真實展現(xiàn)；⑤油井紅外報警裝置及監(jiān)控視頻傳輸功能。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

利用上述改進方法，對河南油田采油一廠魏崗礦魏317井智能型節(jié)能長沖程曳引抽油機進行升級改造。

2013年4月，魏317井更換為新改進智能型節(jié)能長沖程曳引抽油機，現(xiàn)場監(jiān)測情況如下：①整機運行平穩(wěn)，噪音低，地面最大噪音50分貝，平臺最大噪音60分貝（標準為小于87分貝）；②控制系統(tǒng)運行正常（至今無故障），電機運行正常，剎車正常，電機溫升正常，各轉(zhuǎn)動部件軸承、平衡箱導(dǎo)向輪與柔性導(dǎo)軌運行正常；③調(diào)參便捷，可實現(xiàn)“慢下快上”，“慢上快下”的工作模式，而常規(guī)型抽油機難以實現(xiàn)；④與同型常規(guī)型抽油機相比懸點加速度大幅度減小，懸點載荷降低約30%，與同型常規(guī)型抽油機相比懸點動載荷減小，防沖距減少約40%，提高了泵效；⑤換向時具有減速、停止、加速的過程，換向平穩(wěn)，可以提高抽油泵充滿系數(shù)和工作效率，有效地提高了油管、抽油桿及光桿、抽油泵的使用壽命。

對魏317井智能型節(jié)能長沖程曳引抽油機與類似工況的魏318井普通游梁式抽油機進行了系統(tǒng)效率、單耗對比，對比測試結(jié)果見表1。從表1可以看出，采用新型智能型節(jié)能長沖程曳引抽油機的魏317井與采用普通游梁式抽油機的魏318井相比，單耗降低了26.19%，系統(tǒng)效率提高了3.39%，有功節(jié)電率為26.79%，無功節(jié)電率為96.43%，綜合節(jié)電率為31.84%。

表1 魏317井與魏318井系統(tǒng)效率和單耗對比測試結(jié)果

4 結(jié)語

目前，我國大多數(shù)油田已經(jīng)進入中后期開發(fā)階段，原油含水率不斷上升，油井動液面逐漸下降，管桿偏磨腐蝕嚴重，采油成本也相應(yīng)提高。常規(guī)游梁式抽油機受傳動裝置傳動比的限制，一般采用短沖程、高沖次生產(chǎn)方式進行采油，無法滿足低滲透、低產(chǎn)井對長沖程、低沖次深抽的要求。改進后的智能型節(jié)能長沖程曳引抽油機較原抽油機在結(jié)構(gòu)設(shè)計、程序控制和制作工藝上都有顯著的提高，其適應(yīng)性能也得到了井場上的檢驗。

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.5.027