抽油機超越離合器在安塞油田應用效果分析

張波（長慶油田分公司第一采油廠）

?

抽油機超越離合器在安塞油田應用效果分析

張波（長慶油田分公司第一采油廠）

在油田開采過程中隨著井下生產狀況的變化，地面抽油機的運行也存在動態不平衡，會造成電動機有“倒發電”的現象，不僅浪費電能且危害抽油機設備的使用壽命。因此，最大限度地改善抽油機平衡狀況是解決抽油機電動機“倒發電”的唯一有效途徑。通過在安塞油田現場試驗安裝抽油機超越離合器裝置后，抽油機提高了系統效率、改變了油井油套壓差值、消除了抽油機電動機“倒發電”現象。

抽油機系統效率超越離合器

目前油田的游梁式抽油機一般采用曲柄平衡方式，曲柄平衡裝置產生的平衡力矩是按照固定的正弦曲線規律變化的，與抽油機懸點載荷形成的力矩不能很好地匹配，使抽油機負荷波動較大，能耗過高。相關數據表明，盡管抽油機調整到平衡狀態，曲柄仍有負扭矩存在，這時抽油機帶動電動機發電，發出的電消耗在電網中，造成用電系統的附加能量損耗，這也是導致抽油機能耗高的原因。

1　抽油機超越離合器特點

由于抽油機工作時轉矩較大，故采用了多滾珠單向結構的超越離合器，其特點為：滾珠在軌道內能夠自由轉動，磨損后仍能保持圓形，當過載時，滾珠滑動離合器不會受到損害，在轉矩減少后，離合器仍能緊鎖，恢復正常工作狀態。

超越離合器在曲柄平衡的游梁式抽油機上一般有3種安裝方案：安裝在抽油機減速箱輸出端與曲柄相連的最后級大齒輪里；安裝在減速箱輸入端（大皮帶輪型）；安裝在電動機端（小皮帶輪型）。

現場試驗將抽油機超越離合器安裝在電動機端，當在抽油機的曲柄轉速超過電動機傳遞轉速時，電動機驅動部分便于曲柄等從動部分之間自動脫開；當從動部分轉速低于電動機轉速時，離合器又無沖擊地嚙合連接。脫開時，機電系統形成瞬間脫離，曲柄、平衡塊與抽油桿柱發生短暫超越，抽油桿柱的剛性增強，井下的各種彈性沖擊得以減緩，滿足主、從傳動軸能夠單向傳遞力矩。一方面可以避免抽油機反拖電動機發電，另一方面使抽油機能脫開電動機的阻力而加速運行，具有提高系統效率的作用。

2　現場應用

安塞油田目前共有10口油井安裝超越離合器裝置，測試數據見表1。

表1　10口油井測試數據

篩選3口實驗效果突出、采油參數差異的油井，從測試對比數據中詳細分析安裝超越離合器后的節能效果，進一步加強推廣超越離合器的應用實踐。

2.1電能參數的監測分析

以W99-29、W100-30、W98-30這3口井為例，在安裝超越離合器前后生產參數及電能參數對比情況見表2。

W99-29井在使用了超越離合器后，抽油機系統效率顯著提高，功率平衡度接近于1，日耗電下降近30%，綜合節能效果突出。通過電力曲線圖將直觀看到的抽油機在一個周期內的波動情況（圖1），充分印證了抽油機超越離合器的節能效果，消除了抽油機倒發電現象。

W100-30井通過測試前后系統效率得出：在產量基本保持穩定下，功率因數提高，日耗電量降低，節電率達到29.6%，與有功電表實際測試數據29.7%基本吻合，節能效果較為明顯，系統效率提升了9.5%，W100-300井電力參數實測對比見圖2。

表2　監測參數實測對比

圖1　W99-29井安裝離合器前后電力參數曲線

圖2　W100-30井安裝離合器前后電力參數曲線

W98-30井通過測試前后系統效率得出：產量變化較大，但圖3顯示供液情況較好，功率因數顯著提升，能耗大幅降低。

圖3　W98-30井安裝離合器前后電力參數曲線

3　效果分析

根據安塞油田抽油機安裝超越離合器前后電參數曲線對比，發現一個共同的現象：加載段和卸載段變陡，沖程損失減少，曲線平穩、波動較小；固定閥開啟后的上行段載荷波動減緩、趨于平直，表示上下行程的閥啟閉滯后現象有所改善，柱塞與光桿運行同步性加強，上行段的震蕩載荷被有效削減，桿柱運行的平穩性增強。

綜合對3口安裝超越離合器的油井進行跟蹤監測數據以及報表上的日產液量、動液面、油套壓等數據對噸液百米有功耗電量、綜合節電率和系統效率等主要考核參數進行計算，平均綜合節電率29.2%，依據上述現場數據得出：在含水率不變時，單井系統效率與產液量、有效揚程成正比，而有效揚程與動比液面、油套壓的差值又成正比的線性的關系。因此，超越離合器動態平衡技術不同于其它單一的節能技措，其節能的核心技術不僅調整了抽油機的平衡狀況，同時改變了油井油套壓差值，從而提升了油井系統效率。

平均系統效率提高10.1%。在沒有地質措施和臨井工作制度變化時，動液面波動小，而油井的油套壓差值分別增加了0.11、0.25、0.18MPa，同時日產液量都有不同程度增加。

4　結論

1）抽油機安裝超越離合器后，抽油機的不平衡扭矩不再反拖電動機發電，電動機的功率完全用于提升油管或平衡塊，系統達到了自適應的平衡狀態，系統效率大幅提升。

2）抽油機安裝超越離合器后，沖速處于動態微量變化狀態，井下液體的脈動性降低，穩定了生產狀況，改變了油井油套壓差值，有利于提升油井系統效率。

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.09.017

2015-05-06）

張波，工程師，2007年畢業于西安理工大學，從事技術管理工作，E-mail：xaute@126.com，地址：陜西延安河莊坪采油一廠測試大隊，716000。