喇嘛甸油田抽油機(jī)減速器的節(jié)能改造與應(yīng)用

王永強(qiáng)（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

目前，油田在用抽油機(jī)中大部分為常規(guī)型游梁式抽油機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)簡單、可靠耐用等優(yōu)點，一直占據(jù)著有桿泵采油設(shè)備的主導(dǎo)地位。抽油機(jī)傳統(tǒng)減速器結(jié)構(gòu)作為其主要減速環(huán)節(jié)，需滿足承載能力大、使用壽命長、密封性能好、安全可靠的條件。

喇嘛甸油田大規(guī)模應(yīng)用抽油機(jī)井，長期開采中逐漸顯露以下不足：抽油機(jī)傳統(tǒng)減速器噪聲、振動比較大；因變速、承載能力設(shè)計無法滿足油井參數(shù)優(yōu)化需求；長期運行造成機(jī)械運動的潤滑問題[1]。設(shè)計導(dǎo)致抽油機(jī)運行過程中的傳動效率偏低。

1 杠桿行星式減速器改造

抽油機(jī)減速器承受較大扭矩和轉(zhuǎn)速，常用多為齒輪式減速器，普遍存在打齒、燒軸承瓦以及漏機(jī)油問題，傳動效率提高空間有限。

1.1 技術(shù)原理

杠桿行星式減速器由外齒輪、內(nèi)齒輪以及低速軸和高速軸組成[2]（圖1）。采用繞輸出輪輪軸齒合轉(zhuǎn)動的雙鏈輪的行星運動方式，通過活動輪軸與輸出軸的國定輪軸間形成的杠桿的作用實現(xiàn)變速和輸出能量的疊加，達(dá)到提高機(jī)械傳動效率的目的，從而實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)[3]。

1.2 技術(shù)特點

與傳統(tǒng)漸開線減速器相比，杠桿行星式減速器質(zhì)量輕1/2以上，體積縮小1/2～1/3。單級行星式減速器效率可達(dá)0.97～0.98；兩級為0.94～0.96；三級為0.91～0.94，傳動效率高，傳動功率范圍大。

圖1 行星式減速器結(jié)構(gòu)

1.3 現(xiàn)場應(yīng)用

試驗井選取CYJY10-3-37HB機(jī)型，原傳動比為31.87，改造后傳動比為28.4（表1）。

表1 行星式減速器試驗井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

以1#井為例，試驗后，平均上行電流下降3 A，下行電流下降4A，有功單耗下降0.04kWh/(t·100m)，日節(jié)電10.1kWh，系統(tǒng)效率提高4.34個百分點（表2）。

表2 1#井行星式減速器改造效果

由圖2、圖3可知，應(yīng)用后最大載荷下降9.3 kN，下降了17.7%，最小載荷下降8.5 kN，下降了19.7%。

圖2 應(yīng)用行星式減速器前示功圖

圖3 應(yīng)用行星式減速器后示功圖

2 大傳動比減速器改造

喇嘛甸油田開發(fā)進(jìn)入高含水后期，低產(chǎn)井?dāng)?shù)量不斷增加。目前，全廠產(chǎn)液低于15 t/d的抽油機(jī)井有124口，平均泵效為29.76%，沉沒度為56 m，平均單井有功功率為7.87 kW，系統(tǒng)效率僅為12.66%。常規(guī)抽油機(jī)最低沖速只能達(dá)到4 min-1，大多數(shù)機(jī)型只能達(dá)到6 min-1，很難滿足生產(chǎn)需要[4]。

2.1 技術(shù)原理

大傳動比減速器是在常規(guī)抽油機(jī)二級減速的基礎(chǔ)上增加一級減速，實現(xiàn)三級減速，傳動比高達(dá)100～140，通過增大傳動比實現(xiàn)降低抽油機(jī)沖速，最低沖速可以達(dá)到1～2 min-1，同比于常規(guī)抽油機(jī)可以有效降低裝機(jī)功率2～3個檔次。減速器為分流式三級雙圓弧大傳動比減速器[5]，采用工業(yè)閉式齒輪油，齒輪靠浸油潤滑。一級輸入軸軸承和二級輸入軸軸承靠集油器集油通過箱體油槽的油潤滑，三級輸入軸軸承和輸出軸軸承靠刮油通過箱體油槽的油潤滑。

2.2 技術(shù)特點

大傳動比減速器具有低速、大扭矩特點，可通過降低輸出軸轉(zhuǎn)速降低沖速，從而有效提高油井泵效、降低裝機(jī)功率。

2.3 應(yīng)用效果

現(xiàn)場試驗5口井，其中DCYJY8-3-37HB(L)型2臺，傳動比為127.347，DCYJY10-3-53HB(L)型3臺，傳動比為97.234（表3）。

測試數(shù)據(jù)對比表明，與常規(guī)抽油機(jī)相比，在相同生產(chǎn)水平下，低沖速抽油機(jī)節(jié)能效果較為明顯，平均有功單耗下降1.09 kWh，下降了36.95%，日節(jié)電56.4 kWh（表4）。

以3#井為例，優(yōu)化后，有效緩解供液不足問題，同時為沖程參數(shù)優(yōu)化提供了保障；通過長沖程、低沖速優(yōu)化設(shè)計確保了節(jié)能效果和穩(wěn)定運行（圖4）。

3 結(jié)論及認(rèn)識

1）行星式減速器具備啟動平穩(wěn)，噪聲低且輸出扭矩大特點，改造后傳動效率可達(dá)98.1%以上，現(xiàn)場應(yīng)用有功單耗下降8.9%，系統(tǒng)效率提高4.34個百分點。

表3 大傳動比減速器試驗井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

表4 應(yīng)用大傳動比減速器抽油機(jī)的試驗效果

圖4 應(yīng)用大傳動比減速器抽油機(jī)前后示功圖對比

2）大傳動比減速器可以直接解決常規(guī)游梁式抽油機(jī)在低產(chǎn)井出現(xiàn)的供液不足、泵效低的問題。通過大傳動比減速器可以確保抽油機(jī)長沖程、低沖速的優(yōu)化設(shè)計，能有效降低高沖速對機(jī)械設(shè)備的沖擊，有功單耗下降36.95%。