機械采油設備供水及計量系統改造

馬世駿 吳廣 黎思杰 牛朝陽 梅超(重慶科技學院，重慶401331)

機械采油設備供水及計量系統改造

馬世駿 吳廣 黎思杰 牛朝陽 梅超(重慶科技學院，重慶401331)

現有機械采油實驗裝置的供水及計量系統，存在兩大主要問題。一是實驗過程需要持續供水，并且水不能循環使用，抽油機抽出的水進入分離器測量后全部直接排入下水道，對于水資源是一種浪費；二是在分離器中進行抽出水體積計量時，由于液位波動等因素，導致計量誤差很大。改造后將分離器和恒水位瓶和計量系統合為一體，利用連通器原理將實驗用水循環使用，抽出來的水需要計量時經過緩沖室后進入計量室，可在計量室得到穩定的液位，利用直接測量液位高度的方式計算計量結果，方便簡潔且減少了不必要誤差。

機械采油；供水系統；計量系統；方案優化

機械采油實驗是游梁式抽油機模擬一定的現場環境進行抽油，并對抽出的液體體積進行測量，經計算可得到抽油泵的泵效的實驗。實驗室使用的抽油機是將油田上使用的抽油機縮小一定倍數制造而成，它與實際抽油機基本一致，井下管串和深井泵是采用有機玻璃制造，在實驗過程中能清楚的看到深井泵的工作過程和狀況，地層油和氣用自來水與壓縮空氣進行模擬。實驗設備的條件對實驗的效率和計量精度的影響十分巨大，實驗過程中用水量較大，4臺抽油機每小時耗水約6m3,對實驗用水的有效利用也至關重要。在進行機械采油實驗過程中，需要進行持續供水，抽出來的水是一段一段的進入分離器，并且在分離器中進行計量，導致讀數誤差很大，計量后水直接排入下水道，分離器中水位達到一定高度，需要把抽油機關閉，將水放出，待井筒液面和恒水位瓶液面平衡，即井底壓力恒定后，才可開始進行下次實驗，由于專業方向不同，一次實驗時間長達2-4小時不等，計量數據次數達到幾十次之多，既使實驗時間耗時長，又浪費了大量水資源。為此，不斷改進設備的水資源充分利用和提高實驗效率，實現資源最為有效的利用，提高實驗精度是我們改造追求的目標。

1 實驗裝置的現狀及改造理念

現狀：實驗室計量設備落后。計量用水抽入分離器后進行計量，由于存在液位波動，需待液面穩定后才可進行計量，這樣既降低了實驗效率，也增大了實驗的誤差；計量后的水會直接倒入下水道，實驗過程中進水閥會一直打開，多余的水也會從恒水位瓶的溢流孔流入下水道，造成了水資源的大量浪費；在實驗中每做一次計量都需要把抽油機關閉，計量完成后才能打開再次計量，降低了實驗效率，使實驗更加復雜。

改造理念：減少水資源的浪費，循環利用水資源是現今提倡的用水方式，還可降低學校用水的開支，而且中國部分地區還處于嚴重缺水少水狀態，因此我們更應該節約用水，引導人們樹立物盡其用，有節制和規劃的使用現有資源的意識，也是世界不斷發展的必經之路。對于現今的快節奏社會，低效率的實驗設備早應該被時代所淘汰，低效率的實驗設備既耽誤實驗時間，也浪費了水資源，“高能低效”也不符合可持續發展的科學理念。

2 抽油機供水及計量系統改造的舉措

2.1 抽油機的改進

在我國石油類高校，采用游梁式的抽油機進行機械采油實驗最為普遍的設備，鑒于其高于其他類型的穩定性，對其的選擇是建立在我國初期石油設施和工程建設嚴重缺乏專業基礎工人員的情況而決定的。對于我國大部分石油類高校，用于較早以前就購買了游梁式抽油機，將其淘汰更換成為節能型抽油機，這與節能目標相背離，從而在對經濟性和節能性兩方面的綜合考慮，最為理想的措施即為對現有采油設備的某些方面進行改進。

2.2 供水系統改造

在進行機械采油實驗時，由于專業方向不同，一次實驗時間長達2-4h不等，計量數據次數較多達到幾十次，且地層油是由自來水進行模擬，則在實驗過程中需要進行持續供水，加上測量后的水全部都直接排入下水道，浪費水資源的情況十分嚴重，也給污水處理帶來了麻煩，這是一種對生態資源的嚴重浪費。所以可以將原有實驗儀器中的分離器與恒水位瓶進行合并，設計為一個計量箱和恒水位箱。然后在該裝置上蓋設計一個可左右滑動的活動滑槽，將兩條井口管線連接三通管，插入滑板上的插管孔。從而可使在計量時，將滑槽滑向計量箱緩沖室一側，使抽出水經吸波板進入計量箱進行計量進行實驗計量，計量完成后，將滑槽滑向另一側，將水直接排入下方的恒水位箱。在計量箱側面安裝陶瓷閥芯水龍頭，待數據記錄結束后將裝置排空，排入下方的恒水位箱，恒水位箱與井底連通，利用連通器原理實現了供水系統的循環。選用的陶瓷閥芯使得水龍頭不易滲漏水滴，也達到了環保節水的目的。在計量的同時井筒與恒水位箱水位保持著平衡，縮短了每次實驗間隔等待的時間，達到實驗時間減少、更加快捷的完成實驗的目的。

由于老裝置較為復雜，導致換水比較麻煩。在進行供水系統的改造時也將更換用水的方便性考慮了進去，為方便定期更換實驗用水，在恒水位箱的側面設計了排水管道，更換時可直接將水倒入恒水位瓶，待井筒與恒水位瓶液面平衡即可。

目前供水系統主要就是針對實驗用水的循環利用、實驗用水的定期更換來設計的。在進行改造后目前已經達到較為理想的效果。由于本次課題的實用性，在接下來也可將實驗室的另外3臺抽油機的供水系統改造，這樣在每次進行機械采油實驗時將進一步的對水資源進行合理利用，環保節能，節約用水量可達98%，實驗時間越長，效果越明顯，而且降低實驗時間，使操作更加簡便易行。

2.3 計量系統改造

在機械采油實驗計量中，將可利用量筒、量杯、流量計等計量工具，原實驗儀器中計量過程采用人工倒入分離器進行標高或通過大量杯進行計量讀數，在傾倒過程中會出現人為誤差，而且這種測量方法的系統誤差比較大，計量系統的繁瑣也使實驗存在不必要的誤差，增加實驗失敗幾率。在測量時，由于抽出來的水帶有氣泡，液體是一段一段的進入分離器中，導致瓶中的水位波動幅度大，讀數困難，導致誤差很大，經比較，誤差可高達10%～15%，嚴重影響了實驗數據的精度。

在計量箱外側粘有標注高度的刻度尺紙，實驗讀數時，記錄液面高度，通過計算進水體積的方式算出產量。在實驗過程中，由于存在氣泡，抽出的水斷斷續續的進入計量箱，因此現將計量箱分為兩個箱，兩箱之間加入了一塊吸波板。吸波板開有兩個圓孔和三個半圓孔，使計量液面更加穩定，同時，也將液體中的氣體分離了出來。簡化了原有的計量系統，減小了原裝置的實驗誤差，使計量更加簡便。

2.4 輔助設備

在裝置下放至一個可以支撐該裝置的不銹鋼架子，支撐裝置保證井筒中水位高度符合實驗標準。

改裝后的裝置水龍頭采用陶瓷閥芯水龍頭。陶瓷閥芯的耐老化、耐磨損、壽命長，保證了運行的穩定性，節約維修費用和勞動強度等等。同時，耐老化和耐磨損也使得陶瓷閥芯的使用壽命遠遠超過了其他閥芯的使用壽命，同時其特性也決定了其優良密封性能，使得水龍頭不易滲漏水滴，也達到了環保節水的目的。

改造后的實驗裝置徹底簡化了計量系統的操作，減小了原裝置的實驗誤差，使實驗更加簡便易行，提高實驗可靠性。延長了設備零件的使用壽命，減少維護費用，實驗操作簡便易行，提高實驗數據的精度。而且在加工后使實驗儀器更加的精致，外觀更加簡潔美觀。

3 結語

這次只對1臺舊抽油的供水及計量系統進行改造，成果可用于同類的其它3臺設備的改造，還可以用來改造該實驗室的另外4臺抽油機的供水計量系統。改造后對該系列設備均可使用，較之前的設備相比，實驗用水量減少并得到了充分利用，實驗步驟更加簡便，對測量液面進行了優化，使其穩定且方便測量，大大減少了實驗所需的時間，具有實用性。該改造方案對于現有供水系統增加了循環部分，節約水資源，節能增效。采用陶瓷閥芯水龍頭，陶瓷材料拉伸強度高、不易變形、耐高溫、耐低溫、耐磨損、不腐蝕的特性決定了陶瓷材料的優良密封性能。陶瓷閥芯使得水龍頭不易滲漏水滴，也達到了環保節水的目的。使計量液面穩定方便計量從而簡化計量系統操作，減小了原裝置的實驗誤差，每次實驗后也不用像老設備一樣需要換水才能進行下次試驗，而是直接循環實驗用水，既避免了水資源的浪費，也簡化了實驗步驟，使實驗更加簡便易行，提高實驗可靠性。

但裝置還存在一些沒有考慮到的一些不足：未考慮到裝置的清潔和維護情況，以至于未設計方便清潔和維護的操作空間，若將裝置蓋板的開槽延長到整個蓋板，將更多的操作空間騰出來，將有利于裝置內部的清潔好維護工作，實驗的可操作性也會更強。

[1]劉榮俠，張青柏.采油設備節能降耗實踐[J].中國設備工程，2005(8):17-18.

[2]崔鵬，守凱，楊志淑等.采油設備節能降耗實踐探討[J].化工管理，2012(18):158-159.

[3]李剛.抽油機節能降耗實踐探析[J].石油石化節能，2012(1):12-13.