大慶油田高含水區(qū)域抽油機(jī)節(jié)能降本設(shè)計(jì)壓

1、大 慶 油 田高含水區(qū)域抽油機(jī)節(jié)能改造成 套 技 術(shù) 簡(jiǎn) 介1、 項(xiàng)目背景抽油機(jī)是油田原油生產(chǎn)的重要關(guān)鍵設(shè)備，特別是游梁式抽油機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、故障率低、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，多年來(lái)一直被油田生產(chǎn)廣泛使用，抽油機(jī)大約占全部采油設(shè)備的80%左右，是油田生產(chǎn)主力軍，為油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)立下汗馬功勞。（見(jiàn)照片）。 抽油機(jī)同時(shí)也是重要的耗能設(shè)備，抽油機(jī)電機(jī)的用電量占整個(gè)油田總用電量的70%以上，抽油機(jī)的節(jié)能具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和突出的社會(huì)效益。抽油機(jī)電機(jī)的耗能一方面用于正常的產(chǎn)液耗能，而還有一部分是用在克服抽油機(jī)的不平衡狀態(tài)，抽油機(jī)的節(jié)能同時(shí)具有較大的空間。我們?cè)谟玫倪@些游梁式抽油機(jī)中有許多存在不平衡狀況

2、，特別是在注水開(kāi)發(fā)的高含水區(qū)塊，抽油機(jī)不平衡狀況尤其嚴(yán)重。其產(chǎn)生不平衡的原因有二個(gè)方面：一是在抽油機(jī)選型時(shí)為滿(mǎn)足產(chǎn)液量需求，必須選擇較大機(jī)型。如某區(qū)塊設(shè)計(jì)井深只有1200m，但產(chǎn)液量需要80m3/d,所以雖然懸點(diǎn)載荷只有6噸，但是機(jī)型卻要選擇12型機(jī)或更高機(jī)型。而出廠(chǎng)抽油機(jī)的平衡重設(shè)計(jì)均按最大載荷設(shè)計(jì)，僅靠調(diào)整抽油機(jī)自身平衡塊位置來(lái)解決其不平衡現(xiàn)象，仍有相當(dāng)一部分抽油機(jī)已將自身平衡塊調(diào)整至極限位置也無(wú)法解決其不平衡的問(wèn)題。二是注水開(kāi)發(fā)的高含水區(qū)塊大多是老區(qū)，隨著注水量的增加、注水壓力的增大，井下滲透率、沉沒(méi)度等參數(shù)發(fā)生了較大變化，原先所選抽油機(jī)的平衡參數(shù)也發(fā)生較大變化，因此導(dǎo)致不平衡現(xiàn)象發(fā)生。

3、據(jù)初步了解，目前大部分抽油機(jī)的平衡率只有60-75%左右，處于不平衡現(xiàn)象較為普遍。抽油機(jī)的不平衡帶來(lái)二個(gè)嚴(yán)重后果：一方面造成能源的巨大浪費(fèi)，一般情況下抽油機(jī)有1520%的能量消耗在克服不平衡狀態(tài)。另一方面由于大多數(shù)抽油機(jī)為曲柄平衡方式，長(zhǎng)期處在不平衡狀態(tài)下運(yùn)行，極易造成皮帶斷裂、減速箱漏油現(xiàn)象發(fā)生，使原油生產(chǎn)成本居高不下，也嚴(yán)重影響油田生產(chǎn)。因此，實(shí)施技術(shù)改造解決抽油機(jī)的不平衡狀態(tài)是抽油機(jī)節(jié)能的重要措施。二、節(jié)能改造技術(shù)路線(xiàn)為了解決在用抽油機(jī)的不平衡問(wèn)題，我們提供一整套的解決方案。首先從理論設(shè)計(jì)入手，根據(jù)需要改造抽油機(jī)的井下參數(shù)及該機(jī)自身結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確地計(jì)算出所需配重質(zhì)量。然后具體設(shè)計(jì)可調(diào)式下偏杠

4、鈴裝置，該裝置不僅確保該機(jī)現(xiàn)在平衡狀態(tài)，也為今后平衡狀態(tài)的調(diào)整創(chuàng)造了條件。最后根據(jù)設(shè)計(jì)配重質(zhì)量及下偏杠鈴結(jié)構(gòu)，使用復(fù)合材料澆注非鑄鐵平衡塊，達(dá)到既節(jié)能環(huán)保又可避免因丟失所帶來(lái)的損失。 1、單機(jī)定向抽油機(jī)配重軟件設(shè)計(jì)現(xiàn)在抽油機(jī)出廠(chǎng)時(shí)配重都是標(biāo)準(zhǔn)配置，無(wú)論井況有何變化，平衡塊質(zhì)量始終不變。而用戶(hù)在選擇抽油機(jī)時(shí)主要考慮滿(mǎn)足二個(gè)參數(shù)：一是最大懸點(diǎn)載荷；二是最大產(chǎn)液量。往往在油田內(nèi)部是以注水開(kāi)采為主，產(chǎn)液量很大，而井深很淺，懸點(diǎn)載荷很小，但選擇的抽油機(jī)型號(hào)卻是較大。所以就形成抽油機(jī)配套平衡塊很大，即使四塊只用二塊也難以調(diào)至滿(mǎn)意平衡。而使用二塊平衡塊的抽油機(jī)基本采用對(duì)角安裝方式，減速箱軸在扭矩作用下，長(zhǎng)期

5、運(yùn)轉(zhuǎn)必定造成齒輪的偏磨及減速箱輸出軸曲柄的剪刀差，嚴(yán)重影響抽油機(jī)的使用壽命。經(jīng)過(guò)抽油機(jī)配重設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，能夠更加準(zhǔn)確的配置抽油機(jī)配重重量，避免了浪費(fèi)，延長(zhǎng)了抽油機(jī)使用壽命，也有利于節(jié)能減排。2、在單一曲柄平衡的抽油機(jī)上安裝下偏杠鈴裝置為解決單一曲柄平衡給抽油機(jī)帶來(lái)的諸多弊病，我公司研制開(kāi)發(fā)了可調(diào)式下偏杠鈴裝置。該裝置較好地解決了游梁式抽油機(jī)單一曲柄平衡帶來(lái)的升降電流比差別大、減速箱載荷大油封易漏油和齒輪易磨損等問(wèn)題。可調(diào)式下偏杠鈴裝置上部用140×16厚壁管與焊在游梁上的瓦座聯(lián)接，扣上瓦蓋，用4.8級(jí)以上強(qiáng)度的螺栓將瓦蓋固定在瓦座上，下部用110直徑的軸將若干塊平衡塊和兩側(cè)主

6、板聯(lián)接而成。平衡塊單塊質(zhì)量80KG，平衡塊的數(shù)量將根據(jù)設(shè)計(jì)配重進(jìn)行調(diào)整。該裝置在設(shè)計(jì)中合理利用了橫梁與減速箱之間的空間位置，使其在運(yùn)行時(shí)不與其他部位發(fā)生矛盾。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)，有效地解決了游梁式抽油機(jī)單一曲柄平衡帶來(lái)的各種問(wèn)題。3、應(yīng)用復(fù)合材料制造抽油機(jī)平衡塊傳統(tǒng)的抽油機(jī)平衡塊由鑄鐵制造，制造成本高，而且鑄造過(guò)程中消耗大量能源，同時(shí)排放出大量二氧化碳等有害氣體及殘留大量污染物質(zhì)，對(duì)地球環(huán)境造成一定的危害。鑄鐵平衡塊又是不法份子盜取目標(biāo)，一旦被盜，不僅造成直接經(jīng)濟(jì)損失，而且影響油田生產(chǎn)。新型抽油機(jī)平衡塊由高強(qiáng)度復(fù)合混凝土材料構(gòu)成，通過(guò)合理地設(shè)計(jì)鋼筋骨架，保證了新型平衡塊的強(qiáng)度。復(fù)合材料平

7、衡塊的鋼筋混凝土塊可由鋼筋骨架和鐵礦石、廢鋼鐵、廢鋼渣、廢鐵屑、氧化鐵粉等加重材料及平衡塊專(zhuān)用減水增強(qiáng)劑等輔助材料構(gòu)成。配制成的抽油機(jī)復(fù)合材料平衡塊平均密度從3.05.5g/cm3，可根據(jù)產(chǎn)品的安裝空間進(jìn)行選擇。通過(guò)以上技術(shù)路線(xiàn)的實(shí)施，可將抽油機(jī)平衡率由原來(lái)的60-70%提高至95%以上，完全能達(dá)到抽油機(jī)采油狀態(tài)時(shí)的平衡要求。按此平衡率計(jì)算每臺(tái)抽油機(jī)平均可節(jié)電15%以上，并且通過(guò)技術(shù)改造改善了抽油機(jī)的工作狀態(tài)，降低了減速器負(fù)荷，減少了傳動(dòng)皮帶、減速箱齒輪和油封磨損，延長(zhǎng)了抽油機(jī)的使用壽命。節(jié)約了大量能源，可大大降低原油的生產(chǎn)成本。三、已完成所有技術(shù)準(zhǔn)備1、完成單機(jī)定向抽油機(jī)配重軟件設(shè)計(jì)區(qū)域定向

8、抽油機(jī)配重設(shè)計(jì)軟件已開(kāi)發(fā)完成，同時(shí)完成計(jì)算機(jī)模擬運(yùn)行，現(xiàn)已申請(qǐng)軟件注冊(cè)。配重設(shè)計(jì)前要了解該油井生產(chǎn)情況，包括井深、含水量、產(chǎn)液密度、產(chǎn)液粘度、產(chǎn)液量、沉沒(méi)度等參數(shù)。然后再了解該井配套抽油桿、抽油泵的有關(guān)參數(shù)，包括抽油桿直徑、密度、長(zhǎng)度及抽油泵直徑、游動(dòng)閥直徑，油管內(nèi)徑等參數(shù)。以上參數(shù)輸入后用于計(jì)算抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷。最后輸入擬配置抽油機(jī)的參數(shù)，包括沖程、沖次及游梁、曲柄結(jié)構(gòu)參數(shù)和質(zhì)量參數(shù)，即可通過(guò)后臺(tái)軟件計(jì)算出需要配置的抽油機(jī)平衡重。2、完成平衡塊復(fù)合材料研究平衡塊復(fù)合材料的研究歷時(shí)3年。首先在正式產(chǎn)品制造之前，對(duì)設(shè)計(jì)密度、材料配比完成的強(qiáng)度性能進(jìn)行小樣檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)判定能否滿(mǎn)足要求。以下有四

9、份檢測(cè)報(bào)告，分別對(duì)密度設(shè)計(jì)為5.0g/cm3、4.5 g/cm3的二種復(fù)合材料分別進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度檢測(cè)。檢測(cè)前將按設(shè)計(jì)材料配比分別將小樣按規(guī)范制成150 mm×150 mm×150mm、500 mm×150 mm×150mm的試驗(yàn)樣快，按要求養(yǎng)生后，到權(quán)威檢測(cè)結(jié)構(gòu)檢測(cè)。（詳見(jiàn)附件檢測(cè)報(bào)告）復(fù)合材料檢測(cè)報(bào)告（密度4.5）復(fù)合材料檢測(cè)報(bào)告（密度5.0）3、完成專(zhuān)利及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)復(fù)合材料平衡塊共取得三項(xiàng)專(zhuān)利，截止目前已有二臺(tái)樣機(jī)投入現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，第一臺(tái)樣機(jī)與2009年9月4日安裝試驗(yàn)，歷經(jīng)二個(gè)嚴(yán)冬考驗(yàn)，至今運(yùn)行二年，運(yùn)行狀況良好。第二臺(tái)樣機(jī)由大慶油田裝備制造集團(tuán)研究院在新14型優(yōu)化設(shè)計(jì)中選配設(shè)計(jì)，與2011年3月5日安裝試驗(yàn)，至今運(yùn)行狀況良好。（專(zhuān)利證書(shū)及平衡塊制作、試驗(yàn)情況見(jiàn)照片）游梁式抽油機(jī)平衡塊 復(fù)