長慶油田抽油機(jī)技術(shù)創(chuàng)新綜述

李寧會,吉效科

(長慶油田公司設(shè)備管理處,西安710021)

長慶油田抽油機(jī)技術(shù)創(chuàng)新綜述

李寧會,吉效科

(長慶油田公司設(shè)備管理處,西安710021)

介紹了長慶油田公司近年來在抽油機(jī)方面的技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品,主要有無水泥基礎(chǔ)抽油機(jī)、抽油機(jī)集中潤滑、低沖次抽油機(jī)、一拖多變頻軟啟動裝置、井下潛油電動往復(fù)泵、皮帶抽油機(jī)、一拖二抽油機(jī)、7型抽油機(jī)、實心皮帶輪、抽油機(jī)井遠(yuǎn)程報警等,可供國內(nèi)其他油田借鑒。

長慶油田;抽油機(jī);創(chuàng)新

長慶油田現(xiàn)有約20 000臺抽油機(jī),占設(shè)備總數(shù)的50%以上。抽油機(jī)的電耗占總電耗的45%,2009年新增抽油機(jī)約5 300臺。開展抽油機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新,對節(jié)能和降低投資意義很大。

1 技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品

1.1 無水泥基礎(chǔ)抽油機(jī)

我國在用抽油機(jī)大多采用鋼筋水泥塊做基礎(chǔ),制做、運輸、安裝比較麻煩,更換抽油機(jī)時必須要有相匹配的基礎(chǔ)。國外出現(xiàn)無水泥基礎(chǔ)抽油機(jī)后,長慶油田進(jìn)行了這項嘗試。長慶油田地處黃土高原,地表多是濕陷性黃土,使用無水泥基礎(chǔ)抽油機(jī)應(yīng)防止抽油機(jī)下陷。

對于CYJ8-3-26HB型抽油機(jī),為防止抽油機(jī)前傾,底座前部加長400 mm,這樣光桿載荷達(dá)320 kN也不會前傾;原底座寬度1 m,現(xiàn)為1.8 m,每邊加寬0.4 m,以增大抗側(cè)翻能力;原距離井口1.7 m,現(xiàn)距離井口1.3 m。地基采用現(xiàn)場伴和3∶7灰土的方法,在保證懸繩器不碰井口的原則下,盡量降低灰土厚度,最小厚度應(yīng)在300 mm以上。由于現(xiàn)場伴和灰土冬季不能施工,根據(jù)長慶油田許多新井投產(chǎn)要在11月前進(jìn)行的實際情況,在工廠直接在底座內(nèi)灌注水泥,現(xiàn)場安裝時夯實素土后直接放上灌注水泥后的金屬底座。經(jīng)計算,3∶7灰土的強(qiáng)度滿足抽油機(jī)的壓強(qiáng)要求,安全系數(shù)可達(dá)2.8。

為降低因加大底座尺寸而增加的成本,對只在前后兩端加寬的工字形底座和只在前兩端加寬的T形底座分別進(jìn)行了試驗驗證。2007-05,第1臺無水泥基礎(chǔ)CYJ W8-3-26HF型抽油機(jī)在采油三廠新寨作業(yè)區(qū)元232井投入使用。目前已有2 819臺在用,其中寬底座抽油機(jī)13臺,工字形底座抽油機(jī)70臺,其余是 T形底座抽油機(jī),運行正常,未出現(xiàn)下陷、振動等問題。

采用無水泥基礎(chǔ)底座后,僅 T形底座抽油機(jī)每臺可節(jié)約?5 000元左右。

1.2 集中潤滑抽油機(jī)

長慶油田絕大多數(shù)是游梁式抽油機(jī),型號有3、4、5、6、7、8、10型等,每臺抽油機(jī)有4個注脂嘴,注脂時需停機(jī)和爬高作業(yè),工作量大且危險。從2002年開始,在抽油機(jī)上安裝集中潤滑裝置,將注脂口設(shè)在支架下端,通過分配器將油脂引向4個軸承部位,人工定時注脂。優(yōu)點是可不停機(jī)潤滑,不影響生產(chǎn);可不爬高作業(yè),比較安全;可在軸承旋轉(zhuǎn)時注脂,使廢脂均勻擠出,而靜態(tài)注脂油脂易走捷路。

這種潤滑方式由于分配器價格較高,改用從4個軸承處直接引4條管線到支架下端,分別注脂。目前,長慶油田新增的抽油機(jī)已全部采用集中潤滑,現(xiàn)場已有800多臺在用。

1.3 低沖次抽油機(jī)

長慶油田目前平均單井液量不足5 m3/d,原來使用的抽油機(jī)沖次普遍太高,導(dǎo)致空抽、干磨、系統(tǒng)效率低。為此,增設(shè)中間皮帶輪,形成二級皮帶減速,將沖次降到3 min-1以下,但現(xiàn)場改裝費用較高。根據(jù)現(xiàn)場需求,2005年開始采用減速比為1∶44的減速箱,并在現(xiàn)場試用,從2008年開始大面積推廣低沖次抽油機(jī),新抽油機(jī)都配減速比為1∶44的減速箱、8極電機(jī),使沖次達(dá)到2.5、3.5、510 min-1。

1.4 一拖多變頻軟啟動裝置

針對抽油機(jī)的節(jié)電問題,進(jìn)行了變頻軟啟動一拖多試驗。為了滿足抽油機(jī)啟動需要,通常配備的電機(jī)功率較大,一般是實際功率的2倍以上,造成功率因數(shù)較低、電耗較大。變頻軟啟動一拖多是在叢式井井場用1臺變頻軟啟動裝置帶動多臺抽油機(jī),用1臺控制柜分別啟動多臺抽油機(jī)。變頻軟啟動可大幅降低啟動電流,從而降低抽油機(jī)的裝機(jī)功率,還可降低電網(wǎng)及變壓器的投資及運行電耗。6型抽油機(jī)機(jī)過去要裝11 kW電機(jī),采用變頻軟啟動裝置后,只需裝7.5 kW電機(jī)。目前有27臺變頻軟啟動裝置在現(xiàn)場使用。

1.5 井下潛油電動往復(fù)泵

井下潛油電動往復(fù)泵組由變壓器、控制柜、井口懸掛器、潛油電纜、柱塞泵、井下潛油直線電機(jī)等組成。分別于2007-09在采油一廠3口井下入井下潛油電動往復(fù)泵,2008年在29口井下入井下潛油電動往復(fù)泵進(jìn)行試驗。

1.5.1 試驗參數(shù)

泵徑 ?32 mm

揚程 2 500 m

電機(jī)沖程 1.2 m

電壓 660 V

功率 36 kW

1.5.2 試驗結(jié)果

第1批3口井試驗情況如表1。在試驗中出現(xiàn)了電機(jī)動子永久磁環(huán)被腐蝕、未裝循環(huán)閥不便熱洗、電纜磨壞等問題,分別采取磁環(huán)內(nèi)外采用耐腐蝕材料包裹、加裝循環(huán)閥、采用小直徑油管等整改措施后,又下井繼續(xù)試驗。

經(jīng)測試表明,井下潛油電動往復(fù)泵可提高泵效20%[1],王99-35井節(jié)電達(dá)2319%[2],測試結(jié)果如表2～3。

表1 井下潛油電動往復(fù)泵第1批3口井試驗結(jié)果

表2 井下潛油電動往復(fù)泵泵效測試結(jié)果對比

表3 王99-35井耗電量測試結(jié)果對比

1.5.3 投資比較

在井深1 600 m以內(nèi),潛油電動往復(fù)泵系統(tǒng)(含電纜、電機(jī)、泵、輔助設(shè)施)與機(jī)桿泵系統(tǒng)相比投資少,如表4。

表4 1 600 m以內(nèi)潛油電動往復(fù)泵系統(tǒng)與機(jī)桿泵系統(tǒng)投資概算

1.6 皮帶抽油機(jī)

長慶油田于2004年使用第1臺RT500-8-3-13型皮帶抽油機(jī),目前共有36臺在用,使用效果較好,系統(tǒng)效率高,耗電少;底座內(nèi)灌注水泥,自帶基礎(chǔ),安裝方便;故障率低;沖次調(diào)整方便,最低沖次可達(dá)1.8 min-1。

采油三廠對同一區(qū)塊3種8型抽油機(jī)進(jìn)行了測試,30臺復(fù)合平衡機(jī)、40臺彎梁機(jī)、4臺皮帶機(jī)的平均輸入功率分別為4.32、3.24、2.93 kW[3]。

1.7 一拖二抽油機(jī)

一拖二抽油機(jī)即2臺抽油機(jī)共用1臺電機(jī)和1臺減速器,2臺抽油機(jī)互相平衡,每臺抽油機(jī)尾端可電動伸縮,進(jìn)行游梁平衡調(diào)節(jié)。當(dāng)1臺修井時,摘除其連桿下端聯(lián)接,可單獨運行任一臺抽油機(jī),如圖1。2009年引進(jìn)后在采油八廠投產(chǎn)3臺。

1.7.1 技術(shù)參數(shù)

型號 CYJDT/Ⅱ-8-2.5-37HF

懸點載荷 80 kN

沖程 2.5、2.0、1.6 m

沖次 2.5、3.5、5.0 min-1

減速器額定輸出扭矩 37 kN·m

傳動比 41.34

電機(jī)功率 22 kW

電機(jī)轉(zhuǎn)速 730 r/min

圖1 一拖二抽油機(jī)現(xiàn)場

1.7.2 測試結(jié)果

對比游梁平衡抽油機(jī)(對比井)和一拖二平衡抽油機(jī)(測試井),沖次3.5 min-1、沖程2.5 m,其生產(chǎn)參數(shù)如表5。

用PMTS2.1型組合式系統(tǒng)效率測試儀和電度表2種方式對3組抽油機(jī)進(jìn)行測試。用PMTS2.1型抽油機(jī)井系統(tǒng)效率測試分析儀測試的數(shù)據(jù)如表6。

表5 游梁平衡抽油機(jī)與一拖二相位平衡抽油機(jī)生產(chǎn)參數(shù)對比

對第1組用電度表進(jìn)行對比計量測試。對比井鐵93-86井測試195.5 h,計350 kW·h,折算功率為1.79 kW,日產(chǎn)液量1.33 t,日噸液耗電32.3 (kW·h)/t;一拖二測試井鐵84-98井和鐵85-96井共測試763 h,計3 646 kW·h,折算功率為4.78 kW,日產(chǎn)液量4.29 t,日噸液耗電26.7(kW·h)/t,節(jié)電率為17.27%。

1.8 7型抽油機(jī)

由于長慶油田超低滲油田單井產(chǎn)量低,需要進(jìn)行低成本開發(fā)。過去抽油機(jī)只有6型、8型,在超低滲透油田,用6型嫌小,用8型嫌大。2007年開發(fā)了7型抽油機(jī),現(xiàn)已安裝890臺,比用8型抽油機(jī)單臺節(jié)約?1.6萬元。

1.9 實心皮帶輪

抽油機(jī)是在不均勻工況下工作,為平衡載荷,通常采用加平衡塊方式,游梁式抽油機(jī)是在曲柄上或游梁上加平衡塊,這是一種在低速端蓄能的方式。

表6 用系統(tǒng)效率測試儀測試一拖二相位平衡抽油機(jī)井節(jié)電效果

長慶油田曾在1998年試驗過在電動機(jī)軸上裝蓄能器加離合器結(jié)構(gòu),測試表明有節(jié)能效果,但限于操作習(xí)慣和離合器的可靠性,未能成功。根據(jù)內(nèi)燃機(jī)飛輪和沖床飛輪的蓄能原理,進(jìn)行了抽油機(jī)高速端蓄能方式試驗,即在減速器輸入軸上蓄能。為此,將減速箱皮帶輪改為實心皮帶輪,如圖2。2003年在現(xiàn)場安裝了10臺實心皮帶輪抽油機(jī),目前都在使用。

圖2 減速箱上的實心皮帶輪

2004-03-01—03-05,長慶石油勘探局節(jié)能監(jiān)測站對采油三廠盤古梁作業(yè)區(qū)和五里灣二區(qū)6臺CYJ8-2.5-26HY型抽油機(jī)在相同工況下使用實心皮帶輪與空心皮帶輪的對比測試顯示了較好的效果。測試結(jié)果如表7～8[4]。

2009-11,采油六廠用2種方法對3臺10型調(diào)徑變矩抽油機(jī)進(jìn)行了實心與空心皮帶輪的對比測試。用PMTS2.1型抽油機(jī)井系統(tǒng)效率測試分析儀測試的數(shù)據(jù)如表9。

由表9可知,抽油機(jī)安裝實心皮帶輪后,改善了平衡效果,綜合節(jié)電率為181-21井0.85%,181-23井7.15%,181-22井5.97%,3口井平均綜合節(jié)電率為4.66%。

表7 實心與空心皮帶輪抽油機(jī)對比測試結(jié)果

表8 實心與空心皮帶輪抽油機(jī)系統(tǒng)效率對比計算結(jié)果 %

表9 用系統(tǒng)效率測試分析儀對比測試結(jié)果

采取掛電能表的方法對這3臺抽油機(jī)進(jìn)行耗電 量的測試,測試結(jié)果如表10。

表10 用電能表對比測試結(jié)果

由表10可知,實心皮帶輪比空心皮帶輪平均單臺抽油機(jī)日耗電量節(jié)約71425 kW·h,節(jié)電率為: 181-21井5112%,181-23井814%,181-22井14142%, 3口井平均節(jié)電率為913%。

采用2種方式測試表明,采用實心皮帶輪有節(jié)電效果。但試驗井?dāng)?shù)較少,測試時間較短,還需進(jìn)一步測試評價。

1.10 游梁平衡抽油機(jī)

長慶油田過去大多是曲柄平衡抽油機(jī),應(yīng)用彎梁式抽油機(jī)后,使得游梁平衡抽油機(jī)調(diào)節(jié)平衡很容易,只需在地面上增減小平衡塊就可實現(xiàn)準(zhǔn)確平衡。與曲柄平衡抽油機(jī)相比,彎梁式抽油機(jī)平衡效果好[5],可提高系統(tǒng)效率;調(diào)平衡方便;由于去掉了龐大的曲柄和曲柄平衡塊,使整機(jī)質(zhì)量輕,制造成本降低,相同參數(shù)的8型機(jī),游梁平衡機(jī)比曲柄平衡機(jī)質(zhì)量輕2 t,價格下降?1萬多元。從2009年開始,長慶油田新裝抽油機(jī)全部為游梁平衡式。

1.11 抽油機(jī)井遠(yuǎn)程報警

抽油機(jī)井需人工定時巡井,占用人工較多。研制了抽油機(jī)井遠(yuǎn)程報警系統(tǒng),目的是減少人工巡井,在站內(nèi)得到故障報警后,再去現(xiàn)場處理。抽油機(jī)井遠(yuǎn)程報警系統(tǒng)利用已有的單井功圖定時無線傳輸系統(tǒng)進(jìn)行傳輸,不需另建傳輸設(shè)備。抽油機(jī)井遠(yuǎn)程報警系統(tǒng)監(jiān)測的主要項目有油壓、套壓、電參數(shù)、自動投球、自動加藥、井場防盜等,2009年在新投抽油機(jī)井上已全面推廣。

2 建議

a) 繼續(xù)使用井下潛油電動往復(fù)泵,暫不擴(kuò)大規(guī)模,考驗使用壽命,待無故障期超過500 d后再大面積推廣。使用井下潛油電動往復(fù)泵是抽油方式的革命性變化。

b) 10型及其以上機(jī)型首選皮帶抽油機(jī),機(jī)型越大,皮帶抽油機(jī)的價格優(yōu)勢越突出。

c) 推廣低沖次、無水泥基礎(chǔ) T形底座、1拖多、游梁平衡、集中潤滑模式的游梁抽油機(jī)。

d) 擴(kuò)大試驗一拖二抽油機(jī),進(jìn)一步驗證其可靠性。

3 結(jié)語

長慶油田近年在抽油機(jī)方面進(jìn)行的技術(shù)創(chuàng)新工作取得了一些成果,但需要研究探索的新產(chǎn)品還很多,例如更低沖次抽油機(jī)、調(diào)參方便的抽油機(jī)、更節(jié)能且可靠的抽油機(jī)等,長慶油田將繼續(xù)進(jìn)行這方面的探索。

[1] 亢志剛,景萬得,張 昊.無桿往復(fù)式地下抽油機(jī)在安塞油田的應(yīng)用[G].長慶油田公司2008年設(shè)備工程論文匯編.

[2] 亢志剛,景萬得,汪 勇.安塞油田直線電機(jī)無桿采油技術(shù)試驗效果評價[G].長慶油田公司2009年設(shè)備工程論文匯編.

[3] 劉豐寧,王 鵬,張殿龍.皮帶抽油機(jī)的應(yīng)用及效果評價[G].長慶油田公司2007年設(shè)備工程論文匯編.

[4] 長慶油田公司采油三廠.采油三廠實心皮帶輪抽油機(jī)試驗匯報[G].長慶油田公司2008年抽油機(jī)研討會會議材料匯編.

[5] 章 敬,李 偉,李紹奇,等.CYJ5-118-18HY型整體彎游梁式抽油機(jī)的設(shè)計和應(yīng)用[J].石油礦場機(jī)械, 2008,37(9):82-85.

Summarization of Pumping Unit Technical Innovation

LI Ning-hui,J I Xiao-ke
(Equipment Management Department,Changqing Oilf ield Company,Xi’an710021,China)

A new pumping unit was developed in recent years,covering several items,including baseless pumping unit,centralized lubrication,low-stroke,a delayed multi-frequency soft-start, downhole submersible electric,belts pumping units,two pumping units in one drive,Model 7 pumping units,solid pulley,remote alarm.

Changqing oilfield;pumping unit;innovation

1001-3482(2010)04-0042-06

TE933.1

A

2009-10-23

李寧會(1959-),男,陜西禮泉人,高級工程師,從事油田設(shè)備管理工作,E-mail:lnh1_cq@petrochina.com.cn。