獨立平衡一站多井液壓舉升系統設計與試驗

王立杰

（吉林油田公司油氣工程研究院 吉林松原 138000）

液壓抽油機是近年來國內外石油行業都在努力發展的長沖程、大載荷的無游梁式抽油機，它結構簡單、一次性投資成本低。國外液壓抽油機發展相對較為成熟，并得到了油田生產的廣泛應用。國內20世紀80年代有過研究，并進行了零星試驗，但總體不成規模，發展緩慢。直到2014年吉林油田開展研制工作，目前形成了較為成熟的繩輪式和直連式“U型平衡一拖二”液壓抽油機技術。但是，“U型平衡一拖二”液壓舉升系統存在一個問題，就是要求兩口井必須在同一個沖次下生產且兩口井互為平衡，否則會出現能耗高、噪聲大的情況，針對這個問題吉林油田又研發了“獨立平衡一站多井”液壓舉升系統，通過一臺液壓站拖動多口油井，且每口井互不干擾、獨立生產，現場試驗實現了“一站雙井”、“一站四井”舉升。

1 系統設計

圖1“獨立平衡一拖二”液壓系統原理圖

“獨立平衡一站多井”液壓舉升系統的設計核心是利用蓄能器進行配重，并且儲存下沖程時的重力勢能實現節能。系統設計兩個油路組件，一個為液壓驅動油路組件，一個為液壓補油平衡油路組件。原理如圖1：1-主泵1；2-主泵2；3-溢流閥；4-壓力傳感器；5-單向閥；6-壓力表；7-蓄能器；8-補油泵；9-單向閥；10-壓力傳感器；11-溢流閥；12-電磁換向閥；13-液控單向閥；14-壓力表；15-單向節流閥；16-蓄能器組；17-電磁換向閥；18-單向節流閥；19-壓力傳感器；20-壓力傳感器；21-單向節流閥；22-液壓缸；23-截止閥。

液壓驅動油路組件主要包括主泵1、2，單向閥5，蓄能器7及泵出口到主機液壓缸上腔室的主管線，其中油箱與主泵吸油口相連，主泵排油口經過單向閥、溢流閥、蓄能器與泵出口總管線相連；液壓補油平衡油路組件主要包括補油泵8，電磁換向閥12，單向閥13，蓄能器組16及補油泵出口主機液壓缸下腔室的平衡總管線，其中補油泵排油口經過液控單向閥、溢流閥與電磁換向閥的P口相連，電磁換向閥的T口經過管路回油箱并與回油總管線相連。電磁換向閥的A口與液控單向閥控制口相連，電磁換向閥的B口經過液控單向閥、單向節流閥、蓄能器組與平衡總管線相連，單向閥出口處接有壓力傳感器，液控單向閥出口接有壓力表。

2 工作原理

工作前首先向油箱注油，當液位液溫計顯示油箱液面高于下限值、低于上限值時停止注油。啟動主泵，主泵從油箱吸入液壓油，然后排入主機上腔，推動主機下行，主機下腔液壓油進入蓄能器蓄油路平衡管線，蓄能器儲能，主機到達下換向點換向，主機上腔液壓油回油油箱。蓄能器蓄油路液壓油進入主機下腔，蓄能器釋能，推動主機活塞和桿上行，主機到達上換向點換向，主機重新開始下行，依此不斷往復運行。各個部件配合控制系統將液壓驅動能量轉化為井下抽油泵的上下往復動力。通過沖程控制器來改變換向信號，分級調整抽油機的沖程；通過調節變量液壓泵的流量大小，任意調節抽油機的沖次。方便快捷地調節抽油機的工作參數，適應不同油井的調參要求。

每臺主機液壓缸上腔室由液壓主泵泵入高壓液壓油，推動主機下行。主機下行回路上的蓄能器，與主機液壓缸下腔相連，下行主機釋放出的重力勢能存儲在蓄能器平衡回路上，當主機上行時，存儲在蓄能器平衡回路上的重力勢能轉化為液壓能，與補液油路補充部分的液壓能一同供給上行主機，即下沖程時，將抽油桿下落釋放出的重力勢能和液壓站供給的液壓能合并，經下行主機活塞通過液壓管路傳遞給上行主機活塞，轉化為上行主機液壓驅動能量，從而帶動上行主機舉升懸點載荷，以此實現節能的目的。

3 系統特點

（1）一臺液壓站可以同時驅動多臺主機，且每口井是獨立的生產制度。

（2）一臺主機檢修停機時，其他主機可正常工作。

（3）主機下行排出的液壓油不排回油箱，直接供給蓄能器組，為主機上行時提供動力，節約能源；。

（4）運行回路中缺油時補油泵可從油箱自動補充。

（5）主泵與補油泵排油口設有壓力傳感器，系統超壓時可自動停機保護；油箱上設有溫度變送器，液壓油超溫時可自動停機保護；油箱上設有液位傳感器，油箱缺油時可自動停機保護。

表1 “獨立平衡一站多井”液壓舉升系統現場試驗能耗情況表

4 現場試驗

現場開展了“獨立平衡一拖二”及 “獨立平衡一拖四”兩套八型機試驗，現場應用表明“獨立平衡一拖多”液壓舉升系統能夠實現每口井以獨立的生產參數運行，互不干擾，達到了設計要求。通過能耗跟蹤測試，結果如表1：“獨立平衡一拖四”平均單井能耗60.92kW/h，“獨立平衡一拖二”平均單井能耗60.92kW/h，而常規八型抽油機同一工作制度日耗電約80kW/h， 該系統具有一定的節能效果。

5 結論

“獨立平衡一拖多”液壓舉升系統，解決了“U型平衡一拖二”液壓舉升系統限制兩口井同一沖次運行的問題，擴大了液壓抽油機的應用范圍。現場試驗運行穩定、效果好，該技術為平臺井舉升提供了有效的技術方案。