下偏杠鈴式抽油機(jī)在煤層氣開采中的應(yīng)用

梁志波

（大慶油田裝備制造集團(tuán)，黑龍江大慶163411）

下偏杠鈴式抽油機(jī)在煤層氣開采中的應(yīng)用

梁志波

（大慶油田裝備制造集團(tuán)，黑龍江大慶163411）

近年來國家陸續(xù)出臺了關(guān)于煤層氣開采、應(yīng)用的有關(guān)鼓勵政策和辦法，因此煤層氣的開發(fā)技術(shù)具有非常廣泛的前景和實際意義。文中介紹了下偏杠鈴式抽油機(jī)在煤層氣開采過程中的應(yīng)用和相關(guān)技術(shù)性能。

抽油機(jī)；煤層氣；應(yīng)用

0 引言

煤炭資源在我國的儲量十分豐富，但是目前我國煤層氣的勘探、開發(fā)和應(yīng)用水平還處在初期階段。為緩解我國能源需求量逐年增大，能源相對緊缺的實際狀況，國家陸續(xù)出臺了關(guān)于煤層氣開采、應(yīng)用的有關(guān)鼓勵政策和辦法，將煤層氣產(chǎn)業(yè)努力發(fā)展成為一項重要的新興能源產(chǎn)業(yè)，因此煤層氣的開發(fā)技術(shù)具有非常廣泛的前景和實際意義。煤層氣是指在煤層中以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主，部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體，是煤的伴生資源，屬于一種非常規(guī)天然氣，主要成分是甲烷（>90%），還有少量的N2、CO2及H2S氣體。煤層氣又俗稱“瓦斯”，根據(jù)煤層氣井開采前后產(chǎn)液量變化范圍大、載荷較小的特點(diǎn)，本文采用了下偏杠鈴式抽油機(jī)作為煤層氣開采的地面采油機(jī)械設(shè)備。

1 抽油機(jī)在煤層氣開采中的特點(diǎn)和應(yīng)用

煤層氣開采原理：煤層氣開采是通過抽汲煤層承壓水，降低壓力至解吸壓力以下，使煤層中存在的甲烷（CH4）氣體釋放出來。煤層氣的開采，不但要保證在短期內(nèi)將儲氣層壓力降低至解吸壓力以下，使儲氣層盡快產(chǎn)氣，同時又要保證其壓力平穩(wěn)下降，以防煤層中的顆粒移動，破壞儲氣層，影響煤層氣的產(chǎn)量。煤層氣的產(chǎn)出機(jī)理即“排水→降壓→解析→擴(kuò)散→滲流”，一般情況下現(xiàn)場使用抽油機(jī)來實現(xiàn)排采煤層氣中的水，潛油電泵和螺桿泵也曾經(jīng)試驗過，但因其排量和壽命等問題較少應(yīng)用，因此抽油機(jī)作為地面開采的動力傳動裝置在煤層氣開采中發(fā)揮了巨大的作用。一直以來，抽油機(jī)是作為采油裝備進(jìn)行應(yīng)用的，在煤層氣開采中抽油機(jī)的應(yīng)用才剛剛起步，還沒有形成自己完善的體系。煤層氣專用排采系統(tǒng)的開發(fā)，對抽油機(jī)市場的開發(fā)又提供了一個廣闊的發(fā)展空間，抽油機(jī)下泵深度大，沖程、沖次等調(diào)節(jié)范圍大，結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長等特點(diǎn)完全適用于煤層氣排采的需要，具有廣闊的發(fā)展前景。

2 下偏杠鈴式抽油機(jī)的相關(guān)技術(shù)性能

由于中國煤層氣田“三低一高”的特點(diǎn)，即低壓（壓力系數(shù)小于0.8）、低飽和度（小于70%）、低滲透率、含氣量高的特點(diǎn)，決定了開采煤層氣的難度大。由于煤層相對較淺（通常在1 000 m以內(nèi)），氣體載荷較輕，并且煤層氣開抽時負(fù)荷較大，隨著煤層氣的不斷開采，負(fù)荷逐漸降低，因此在煤層氣開采中可采用5型或6型復(fù)合平衡方式的下偏杠鈴抽油機(jī)，電機(jī)可采用8極調(diào)速電機(jī)（輸出轉(zhuǎn)速68～680 r·min-1），通過改變調(diào)速電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速（68～680 r· min-1）使抽油機(jī)實現(xiàn)1～8沖次無級調(diào)整，保證煤層氣液面平穩(wěn)降低，提高抽油機(jī)的生產(chǎn)效率。

下偏杠鈴式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計是從常規(guī)游梁式抽油機(jī)發(fā)展而來的，其利用變矩原理在抽油機(jī)游梁尾部增加了一個下偏杠鈴，這種設(shè)計結(jié)構(gòu)不但繼承了常規(guī)游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便和結(jié)實耐用等優(yōu)點(diǎn)，還改善了抽油機(jī)的平衡力，使減速器和電機(jī)的扭矩有所下降，具有良好的節(jié)電效果。同時，減速器低沖提油潤滑裝置的應(yīng)用，不但保證了減速器在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時各齒輪和軸承能夠得到有效充分的潤滑，延長了減速器的使用壽命，而且提高了抽油機(jī)整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。

1）下偏杠鈴式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖（如圖1）。

圖1 下偏杠鈴式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖

圖2 減速器低沖提油潤滑裝置

2）減速器低沖提油潤滑裝置（如圖2）。

3）下偏杠鈴式抽油機(jī)型號及相關(guān)技術(shù)參數(shù)（表1）。

表1 下偏杠鈴式抽油機(jī)型號及相關(guān)技術(shù)參數(shù)

3 下偏杠鈴式抽油機(jī)在現(xiàn)場的應(yīng)用情況

PCYJY6-2.5-18HF和PCYJY5-2.1-13HF這兩種下偏杠鈴式抽油機(jī)經(jīng)過在山西煤層氣田現(xiàn)場試驗，效果良好，抽油機(jī)整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，達(dá)到了設(shè)計的功能參數(shù)及要求，抽油機(jī)節(jié)能效果明顯，綜合節(jié)電率達(dá)到22%以上，能夠滿足用戶的使用條件和要求。

4 結(jié)語

中國的煤炭資源豐富，煤層氣資源量為36.8萬億m3，位居世界第三，是美國煤層氣儲量的3倍，因此中國煤層氣的開發(fā)潛力十分巨大。煤層氣的開發(fā)能極大地提高和改善經(jīng)濟(jì)效益和社會效益：不但使煤礦的開采更加安全，而且對環(huán)境的保護(hù)，新能源的開發(fā)都有著積極的作用。開發(fā)和利用煤層氣是時代發(fā)展和進(jìn)步的必然趨勢，圍繞著煤層氣將形成一個大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)業(yè)鏈條。同時，因為煤層氣排采系統(tǒng)及其相關(guān)設(shè)備的開發(fā)符合煤層氣井排水采氣的需要，這對抽油機(jī)的市場開發(fā)又提供了一個可靠的發(fā)展空間，抽油機(jī)的下泵深度大，沖程、沖次等調(diào)節(jié)范圍大、結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長等特點(diǎn)完全適用于煤層氣排采的需要。隨著抽油機(jī)在煤層氣開采中的應(yīng)用和不斷改進(jìn)，將逐步形成自己的系列化，并具有廣闊的發(fā)展空間。

［1］ 趙慶波．煤層氣地質(zhì)與勘探技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1999.

［2］ 牛文杰．煤層氣井有桿排采系統(tǒng)懸點(diǎn)動載荷計算［J］.煤田地質(zhì)與勘探，2011，39（1）：24-27.

［3］ 劉景濤．游梁式抽油機(jī)在煤層氣開采中的應(yīng)用與改進(jìn)［J］.中國煤層氣，2007，4（1）：37-39.

（編輯：立 明）

TE 933

B

1002－2333（2014）04－0212－02

梁志波（1981—），男，工程師，主要從事石油機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量管理工作。

2013-12-11