抽油機節(jié)能技術(shù)

1、游梁式抽油機的節(jié)能措施在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用摘 要:探討游梁式抽油機節(jié)能的新方法,即在采用優(yōu)化游梁式抽油機電動機及控制裝置、四連桿機構(gòu)、懸點載荷平衡裝置和傳動元件的基礎(chǔ)上,來提高這些子系統(tǒng)的效率達到節(jié)能的目的,并提出了計算系統(tǒng)效率的方法。 關(guān)鍵詞:游梁式抽油機 節(jié)能 新技術(shù) 綜述1 電動機節(jié)能方法 對于抽油機的電動機,節(jié)能的關(guān)鍵是提高其負(fù)荷率。其一,人為的改變電動機的機械特性,以實現(xiàn)負(fù)荷特性的柔性配合,主要是改變電源頻率,提高系統(tǒng)效率,實現(xiàn)節(jié)能。其二,從設(shè)計上改變電動機的機械特性,改善電動機與抽油機的配合,提高系統(tǒng)運行效率。其三,通過提高電動機的負(fù)荷率、功率因數(shù),實現(xiàn)節(jié)能。使用的節(jié)能電機主要有:變

2、頻調(diào)速電動機,電磁調(diào)速電機,超高轉(zhuǎn)差電動機。在使用超高轉(zhuǎn)差電動機時,應(yīng)對抽油機系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計,才能達到預(yù)期目的。試驗表明,超高轉(zhuǎn)差電動機能與變幾何形狀抽油機(如異相抽油機)和前置式抽油機配合使用,效果很好。另外還有電磁滑差電動機、稀土永磁同步電動機、雙功率電動機和繞線式異步電動機。游梁式抽油機用電動機節(jié)能是一個非常復(fù)雜的問題,選擇方案時要考慮電動機效率、功率因數(shù)、系統(tǒng)增效、成本投入、可靠性及現(xiàn)場管理等問題。2 改進抽油機的節(jié)能方法 國外抽油機的技術(shù)發(fā)展總趨勢主要有七個方面:朝著自動化、智能化;高適應(yīng)性;節(jié)能;精確平衡;無游梁長沖程;大載荷、長沖程、低沖次;大型化方向發(fā)展。研制與應(yīng)用了各種新型

3、節(jié)能抽油機:異相型抽油機、前置式抽油機、前置式氣平衡抽油機、大圈式抽油機、輪式抽油機、自動化抽油機、智能抽油機、無游梁長沖程抽油機、低矮型抽油機、液壓缸式抽油機、玻璃鋼抽油桿抽油機等。同時,還研制了節(jié)能抽油機部件,例如:超高轉(zhuǎn)差率電動機、電動機節(jié)能控制柜、窄V型聯(lián)組帶和齒型膠帶等。我國的抽油機種類已能適應(yīng)各種工作狀況的要求,主要有常規(guī)式、前置式、偏置式、鏈條式和增矩式五種。在抽油機皮帶、減速箱和平衡方式等方面研究,使的抽油機效率達到90%以上。研究出了以大載荷、長沖程、低沖次、精平衡、高效節(jié)能、高適應(yīng)性、自動化、智能化、通用化和系列化為代表的先進的抽油機。 3 改進抽油桿的節(jié)能方法 采用新型材

4、料和新熱處理工藝和強化處理工藝制造抽油桿;各種新型抽油桿的研究、開發(fā)和應(yīng)用、抽油桿的發(fā)展和改進也是提高系統(tǒng)效率的主要措施。由于國外新材料抽油桿和連續(xù)抽油桿有了很大發(fā)展,出現(xiàn)了多種形式的抽油桿,大大地提高了抽油桿的適應(yīng)性、經(jīng)濟性、可靠性和先進性。國外也發(fā)展了連續(xù)抽油桿和連續(xù)油管。俄羅斯和瑞典分別研制了鋼帶式超長沖程抽油機,采用了鋼帶抽油桿,在地面抽油機滾筒上面纏繞著這種抽油桿,在鋼帶抽油桿的另一端直接連接著井下具有特殊結(jié)構(gòu)的抽油泵活塞。當(dāng)然能夠增大沖程,增加采油量,系統(tǒng)效率也必然能夠提高。國外文獻介紹的其它減少抽油桿損失的方法有滾輪接箍,這種方法是將普遍的抽油桿接箍適當(dāng)加以改制,在不同方位裝上滾

5、輪。當(dāng)抽油桿彎曲時,同油管接觸的是抽油桿接箍上的滾輪,這樣就把原來抽油桿與油管的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦,損失大大減少。4 提高系統(tǒng)效率的節(jié)能方法美國對于小產(chǎn)量油井,采用自動監(jiān)控液體抽汲周期性的系統(tǒng);對于無復(fù)雜開采條件的油井,采用監(jiān)控連續(xù)抽汲系統(tǒng),該系統(tǒng)可以保證抽油泵排量和油井產(chǎn)量相適應(yīng),確定設(shè)備工作中的故障,并能控制抽油工況和自動試井等;對于含砂油井,采用礫石過濾器和專門結(jié)構(gòu)泵;對于斜井,采用抽油桿自動旋轉(zhuǎn)器和抽油桿扶正器。在計算連抽帶噴井的系統(tǒng)效率時,該公式計算的結(jié)果為負(fù)值,因此存在著不足。 (1)常規(guī)法 式中:-抽油機井系統(tǒng)效率,%;qc-油井實際產(chǎn)液量,t/d;N地層-地層能量所作的功,k

6、W;Pt-井口油壓,Mpa;N總出-實際輸出的有效功,kW;Pc-套壓,Mpa;N光-光桿功率,kW;-油管內(nèi)混合液重度,N/m3;N電-電網(wǎng)平均輸給電機的功率,kW;H效-有效舉液高度,m (2)改進方法這里考慮地層能量的作功,所以光桿功率所作的有效功應(yīng)等于總有效功(實際輸出的有效功)減去地層能量所作的有效功。因此井下效率的定義應(yīng)為:光桿功率所作的有效功與光桿功率的比值;或定義為井下輸出有效能量所作的功于輸入井下的能量所作的功之比。如果無地層能量,即泵吸入口壓力等于零,井下效率的定義式應(yīng)為:（1）式中: -井下效率,%;N-無地層能量時井下輸出有效能量所作的功,KW 實際上,地層能量不等于零

7、,地層能量要克服部分井下?lián)p耗和把一定重量液體舉升到一定高度而作功。當(dāng)有地層能量時,N光要小于實際輸入井下的能量所作的功,N也小于實際井下輸出能量所作的有效功。對于純抽井,如果把地層輸入能量所作的功也認(rèn)為是在井口輸入井下的能量所作的功,并且仍然認(rèn)為泵吸入口壓力等于零,則井下效率應(yīng)為: （2）式中:NA-對于純抽井,假設(shè)把地層輸入能量認(rèn)為是井口輸入井下的能量,并且認(rèn)為泵吸入口壓力等于零,井下輸出能量所作的有效功,kW。N井口-對于純抽井,假設(shè)把地層輸入能量認(rèn)為是井口輸入井下的能量時,井口輸入井下的總能量所作的功,kW（3）（4）式中:n-沖次,min-1;C1-減程比,m/mm;m-功圖劃分成m個

8、單元;(hi+1-hi)-示功圖第單元的厚度,mm;C2-力比,N/mm;(li+1-li)-示功圖第單元的長度,mm 將式(3)和(4)代入(2)式,然后代入下式(5) （5）最后可以得到純抽井系統(tǒng)效率的計算公式: （6）對于噴抽井,因地層能量所作的有效功等于停抽后井下輸出的有效能量所作的功,即:;光桿功率所作的有效功等于假設(shè)把地層能量認(rèn)為是井口輸入井下的能量是所作的有效輸出功減去停抽后井下輸出能量所作的有效功,因此,噴抽井的井下效率為: （7）得到噴抽井的系統(tǒng)效率公式: （8）（9）式中:q噴-停抽后自噴產(chǎn)液量,t/d;-停抽后動液面深度,m;-停抽后折算沉沒度,m;-停抽后的套壓,MPa 國外提高抽油機-深井泵裝置的系統(tǒng)效率的方法有3種:使用較為先進的設(shè)備。如特殊形狀的抽油機、超高轉(zhuǎn)差電動機、低摩擦的桿導(dǎo)向器等。對機-桿-泵進行優(yōu)化設(shè)計,在保證泵的吸入情況下,盡量減小下泵的深度,同時在保證產(chǎn)量的前提下,應(yīng)選擇較大泵徑,增加沖程并降低沖次。加強管理,保證抽油機的平衡度。國外對抽油機平衡度的要求是大于90%。抽油機的平衡度影響甚大,但達到100%的平衡度是較為困難的。5 結(jié)束語 建立系統(tǒng)效率與運動參數(shù)相互關(guān)系的動態(tài)方程,計算抽油桿柱在抽油過程中的能量損失和沉沒度對提高系統(tǒng)效率具有較大的影響。如果在其它影響因素不變的情況下,評