大慶油田高含水區(qū)域抽油機節(jié)能降本設(shè)計壓

1、大 慶 油 田高含水區(qū)域抽油機節(jié)能改造成 套 技 術(shù) 簡 介1、 項目背景抽油機是油田原油生產(chǎn)的重要關(guān)鍵設(shè)備，特別是游梁式抽油機以其結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、故障率低、使用壽命長等優(yōu)點，多年來一直被油田生產(chǎn)廣泛使用，抽油機大約占全部采油設(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。（見照片）。 抽油機同時也是重要的耗能設(shè)備，抽油機電機的用電量占整個油田總用電量的70%以上，抽油機的節(jié)能具有顯著的經(jīng)濟效益和突出的社會效益。抽油機電機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的不平衡狀態(tài)，抽油機的節(jié)能同時具有較大的空間。我們在用的這些游梁式抽油機中有許多存在不平衡狀況

2、，特別是在注水開發(fā)的高含水區(qū)塊，抽油機不平衡狀況尤其嚴重。其產(chǎn)生不平衡的原因有二個方面：一是在抽油機選型時為滿足產(chǎn)液量需求，必須選擇較大機型。如某區(qū)塊設(shè)計井深只有1200m，但產(chǎn)液量需要80m3/d,所以雖然懸點載荷只有6噸，但是機型卻要選擇12型機或更高機型。而出廠抽油機的平衡重設(shè)計均按最大載荷設(shè)計，僅靠調(diào)整抽油機自身平衡塊位置來解決其不平衡現(xiàn)象，仍有相當一部分抽油機已將自身平衡塊調(diào)整至極限位置也無法解決其不平衡的問題。二是注水開發(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、沉沒度等參數(shù)發(fā)生了較大變化，原先所選抽油機的平衡參數(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。抽油機的不平衡帶來二個嚴重后果：一方面造成能源的巨大浪費，一般情況下抽油機有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)抽油機為曲柄平衡方式，長期處在不平衡狀態(tài)下運行，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，也嚴重影響油田生產(chǎn)。因此，實施技術(shù)改造解決抽油機的不平衡狀態(tài)是抽油機節(jié)能的重要措施。二、節(jié)能改造技術(shù)路線為了解決在用抽油機的不平衡問題，我們提供一整套的解決方案。首先從理論設(shè)計入手，根據(jù)需要改造抽油機的井下參數(shù)及該機自身結(jié)構(gòu)，準確地計算出所需配重質(zhì)量。然后具體設(shè)計可調(diào)式下偏杠

4、鈴裝置，該裝置不僅確保該機現(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，達到既節(jié)能環(huán)保又可避免因丟失所帶來的損失。 1、單機定向抽油機配重軟件設(shè)計現(xiàn)在抽油機出廠時配重都是標準配置，無論井況有何變化，平衡塊質(zhì)量始終不變。而用戶在選擇抽油機時主要考慮滿足二個參數(shù)：一是最大懸點載荷；二是最大產(chǎn)液量。往往在油田內(nèi)部是以注水開采為主，產(chǎn)液量很大，而井深很淺，懸點載荷很小，但選擇的抽油機型號卻是較大。所以就形成抽油機配套平衡塊很大，即使四塊只用二塊也難以調(diào)至滿意平衡。而使用二塊平衡塊的抽油機基本采用對角安裝方式，減速箱軸在扭矩作用下，長期

5、運轉(zhuǎn)必定造成齒輪的偏磨及減速箱輸出軸曲柄的剪刀差，嚴重影響抽油機的使用壽命。經(jīng)過抽油機配重設(shè)計軟件進行重新設(shè)計，能夠更加準確的配置抽油機配重重量，避免了浪費，延長了抽油機使用壽命，也有利于節(jié)能減排。2、在單一曲柄平衡的抽油機上安裝下偏杠鈴裝置為解決單一曲柄平衡給抽油機帶來的諸多弊病，我公司研制開發(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單一曲柄平衡帶來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題?？烧{(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級以上強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)計配重進行調(diào)整。該裝置在設(shè)計中合理利用了橫梁與減速箱之間的空間位置，使其在運行時不與其他部位發(fā)生矛盾。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強，有效地解決了游梁式抽油機單一曲柄平衡帶來的各種問題。3、應(yīng)用復(fù)合材料制造抽油機平衡塊傳統(tǒng)的抽油機平衡塊由鑄鐵制造，制造成本高，而且鑄造過程中消耗大量能源，同時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，一旦被盜，不僅造成直接經(jīng)濟損失，而且影響油田生產(chǎn)。新型抽油機平衡塊由高強度復(fù)合混凝土材料構(gòu)成，通過合理地設(shè)計鋼筋骨架，保證了新型平衡塊的強度。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用減水增強劑等輔助材料構(gòu)成。配制成的抽油機復(fù)合材料平衡塊平均密度從3.05.5g/cm3，可根據(jù)產(chǎn)品的安裝空間進行選擇。通過以上技術(shù)路線的實施，可將抽油機平衡率由原來的60-70%提高至95%以上，完全能達到抽油機采油狀態(tài)時的平衡要求。按此平衡率計算每臺抽油機平均可節(jié)電15%以上，并且通過技術(shù)改造改善了抽油機的工作狀態(tài)，降低了減速器負荷，減少了傳動皮帶、減速箱齒輪和油封磨損，延長了抽油機的使用壽命。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)準備1、完成單機定向抽油機配重軟件設(shè)計區(qū)域定向

8、抽油機配重設(shè)計軟件已開發(fā)完成，同時完成計算機模擬運行，現(xiàn)已申請軟件注冊。配重設(shè)計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、長度及抽油泵直徑、游動閥直徑，油管內(nèi)徑等參數(shù)。以上參數(shù)輸入后用于計算抽油機懸點載荷。最后輸入擬配置抽油機的參數(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)，即可通過后臺軟件計算出需要配置的抽油機平衡重。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3年。首先在正式產(chǎn)品制造之前，對設(shè)計密度、材料配比完成的強度性能進行小樣檢測，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)判定能否滿足要求。以下有四

9、份檢測報告，分別對密度設(shè)計為5.0g/cm3、4.5 g/cm3的二種復(fù)合材料分別進行抗壓強度和抗折強度檢測。檢測前將按設(shè)計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的試驗樣快，按要求養(yǎng)生后，到權(quán)威檢測結(jié)構(gòu)檢測。（詳見附件檢測報告）復(fù)合材料檢測報告（密度4.5）復(fù)合材料檢測報告（密度5.0）3、完成專利及現(xiàn)場試驗復(fù)合材料平衡塊共取得三項專利，截止目前已有二臺樣機投入現(xiàn)場試驗，第一臺樣機與2009年9月4日安裝試驗，歷經(jīng)二個嚴冬考驗，至今運行二年，運行狀況良好。第二臺樣機由大慶油田裝備制造集團研究院在新14型優(yōu)化設(shè)計中選配設(shè)計，與2011年3月5日安裝試驗，至今運行狀況良好。（專利證書及平衡塊制作、試驗情況見照片）游梁式抽油機平衡塊 復(fù)