摩擦換向抽油機與游梁式抽油機在聚驅的應用效果分析

李燕　李啟光　李艷春

摘要：近幾年出現的摩擦換向抽油機在結構和機理上及其他方面與游梁式抽油機特點都有較大區別，游梁式抽油機為傳統結構抽油機，在油田廣泛應用。文章分析討論了摩擦換向抽油機和游梁式抽油機各自的特點。通過對摩擦換向抽油機和游梁式抽油機，在聚驅油田現場的適應性進行分析，并對兩種抽油機的效果做出評價。

主題詞：摩擦換向抽油機；游梁式抽油機；聚驅；效果

【分類號】：TE933.1

低滲透油田在采用游梁式抽油機時往往會出現沖次偏大、泵效偏低、系統效率低的實際問題，因此，各種長沖程、低沖次、節能型、智能化的采油設備相繼被開發成功。CYJMH系列摩擦換向抽油機就是順應抽油機這一發展方向而被開發研制成功的，經過現場多口井的試運，已日趨完善成熟，并在不斷擴大推廣應用。聚驅自2000年開始試驗摩擦換向抽油機，試驗隊2007年抽油機井43口，占機采井總數75.43%。其中摩擦換向抽油機22臺，占抽油機井的51.16%；游梁式抽油機（摩擦換向抽油機）21臺，占抽油機井的48.84%；針對主要應用的兩種機型作出以下評價。

1 結構特點與工作原理

1.1 游梁式抽油機結構特點與工作原理

游梁式抽油機一般由電動機、減速器、四連桿機構及其他附件組成。電動機將高速旋轉運動和能量經皮帶到達減速器，減速增扭后變成曲柄緩慢的旋轉，然后帶動連桿、游梁、驢頭作空間的擺動，最后變成懸繩器的上下往復直線運動。驢頭圓弧面上某一點在空間擺動的長度就是抽油機的沖程。。從結構形式和工作機理上看，游梁式抽油機其結構尺寸和整機質量隨著沖程長度增加而增加，導致消耗鋼材量大；制造成本高；運輸困難；安裝成本大。

1.2 摩擦換向抽油機結構特點與工作原理

摩擦換向抽油機通常由變頻調速電動機、擺線針輪減速器、摩擦輪及支撐以上部件的塔架、電控裝置等組成。摩擦換向抽油機運動傳動路線為：電動機→減速器→摩擦輪。電動游梁式抽油機與摩擦換向抽油機特性比，摩擦換向抽油機主要采用開關磁阻電機或變頻調速電機，減速器采用擺線針輪減速器，電機與減速器之間、減速器與摩擦輪之間用聯軸器連接，摩擦輪上繞鋼絲繩，鋼絲繩一端連接光桿，另一端連接平衡配重，電動機由程序控制正反轉，摩擦輪與鋼絲繩通過表面摩擦力實現運動與能量的傳遞，從而實現懸點上下往復直線運動。沖程長度只受到塔架高度的制約，只要增加塔架高度，就能獲得長沖程。

2 運動特性

2.1 游梁式抽油機運動特性

游梁式抽油機裝配好以后，四連桿尺寸為定值，假定電動機為勻速旋轉，其運動規律也就確定了，許多文獻中將游梁式抽油機懸點的運動特性作了詳細分析，大概來說有簡諧運動、有類似簡諧運動，還有其他的運動類型，無論是哪一種運動，其懸點都具有加速度，而且變化比較大，加速度的存在造成沖擊動載荷，運行不平穩。

2.2 摩擦換向抽油機運動特性

摩擦換向抽油機通常采用變頻調速電動機，由PLC控制電動機的運轉，電動機能頻繁正反轉，在正反轉期間加減速過程當中存在加速度，從運動特性上分析，摩擦換向抽油機適宜長沖程、低沖次的情況。

3 機械傳動效率

游梁式抽油機的能量傳遞路線為電動機→三角皮帶→減速器→四連桿機構→鋼絲繩懸繩器。其總效率，摩擦換向抽油機的傳動路線為電動機聯軸器→擺線針輪減速器→聯軸器→摩擦輪→鋼絲繩懸繩器。從理論計算上看，游梁式抽油機的總傳動效率要比摩擦換向抽油機稍低，另外游梁式抽油機的三角皮帶存在張緊度不夠或單根皮帶松緊不一樣的情況，因此實際的游梁式抽油機總傳動效率要比摩擦換向抽油機總傳動效率更低一些，這也是摩擦換向抽油機節能的重要原因之一。

4 平衡及其安全

游梁式抽油機的平衡方式一般有曲柄平衡、游梁平衡和復合平衡3種。當采用曲柄平衡方式時，光桿失載后，在曲柄上的平衡重由于勢能和摩擦熱能的轉化作用，致使其勢能在曲柄來回擺動中變成摩擦熱而消失，對抽油機造成的損失很小；當采用游梁平衡方式時，光桿失載后，游梁上的平衡重可能造成抽油機不可挽回的損失；當采用復合平衡時，光桿失載給抽油機造成的損失在上述2種情況之間。游梁式抽油機曲柄上平衡重塊很笨重，調節平衡比較困難，因此在實際生產中平衡度一般較低，這是該機耗能較高的原因之一。摩擦換向抽油機的平衡方式為摩擦輪兩邊對稱平衡，平衡重物運行空間在塔架之內，當光桿失載后，平衡重物會落人塔架內，一般不會造成對抽油機的損害。摩擦換向抽油機平衡重塊一般為小塊，1人可以調節，調節比較方便，而且可以做到精確平衡，因此摩擦換向抽油機的平衡度一般較高，這也是該機節能的原因之一。

5 制造與安裝

游梁式抽油機部件比較多，制造工序多；摩擦換向抽油機部件少，制造工序少。游梁式抽油機安裝要求比較嚴格，尤其對水泥基礎底座的平面度要求相當高，一般縱向1/1 000，橫向0.5/1 000，之所以要求高是為了保證光桿對中；摩擦換向抽油機因為結構的特性，對中方便容易，對水泥基礎底座的平面度要求可以稍低一些。

6 使用與操作

游梁式抽油機是使用地域范圍比較廣的抽油機，油田工人使用起來比較得心應手，修井時驢頭讓位方便，但調參比較麻煩。調沖程需要換曲柄銷孔；調沖次需要換皮帶輪；潤滑點比較多；對操作和維護人員的要求不高。摩擦換向抽油機自動化程度比較高，調參比較方便，沖程、沖次可以分別無級調節，只要按動幾個按扭就可完成，這對于井下工況變化比較大，需要對抽汲參數作及時調整的抽油機井來說是非常方便的。潤滑點少；調平衡方便；修井時；井口讓位不方便，需要將整機后移；該機對操作維護人員素質要求較高。

7 經濟性

7.1 制造成本

游梁式抽油機在短沖程的小型機上有優勢，摩擦換向抽油機電動機及其控制部分價格比較昂貴，在采購成本中所占比例較大，相對游梁式抽油機節約的鋼材費用不足以彌補其差價；摩擦換向抽油機在長沖程時有優勢，其節約鋼材和減少制造成本的優勢隨著沖程的增加而增加。

7.2維護成本

游梁式抽油機皮實耐用，故障率較低，易損件少，年維護成本一般較低；摩擦換向抽油機所用電器元件較多，故障率相對較高，產生的年維護成本較高。使用變頻電機，節能效果較明顯。

8 結論

8.1 從結構特點和運動特性上看，游梁式抽油機適用于中、短沖程、高沖次的工況；摩擦換向抽油機適用于長沖程、低沖次的工況。聚驅應用的摩擦換向抽油機選型應考慮產液量各個階段變化比較大、含聚濃度變化的影響。

8.2 摩擦換向抽油機運動部件較游梁式抽油機少，整體安全性較高。

8.3 在經濟性方面，兩種抽油機各有優勢，摩擦換向抽油機自控元器件多，自控系統故障率高，維護成本高。兩種抽油機選型應綜合考慮簡單孤立考慮制造、使用、維護成本，針對不同的工況，選擇適宜的抽油機。

參考文獻

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