節能抽油機節能效果對比試驗研究

2006年第35卷第3期第60頁(yè)OIL FIELD EQUIPMENT2006,35(3):60~62文章編號:1001-3482(2006)03-0060-03節能抽油機節能效果對比試驗研究朱君,阮晶琦',孫慧峰2,王增藩1,李樹(shù)群1.大慶石油學(xué)院,黑龍江大慶16318;2.大慶油田采油四廠(chǎng),黑龍江大慶163511)摘要:游梁式抽油機是采油工程中最主要的人工舉升方式,為減少抽油機井的能耗,降低原油的開(kāi)朱成本,各抽油杋制造廠(chǎng)相繼研制了多種結構形式的節能抽油機。由于節能原理不同,節能效果差別很大,如何公正、合理評價(jià)節能抽油機的節能效果,是人們普遍關(guān)心的問(wèn)題。文章利用水力模擬試驗井,以水為介質(zhì),在相同的條件下,以偏王式抽油機為參照機,以系統效率和節電率為節能效果的評價(jià)指標,對4種節能抽油機進(jìn)行了對比試驗,并繪制了系統效率和節電率與油井舉升高度的關(guān)系曲線(xiàn)。試驗結果表明,雙驢頭抽油機節能效果最佳,其次是下偏杠鈴復合平衡抽油機。根據對比結果,提出了節能抽油機選擇和使用的建議關(guān)鍵詞:抽油機;節能效果;試驗;系統效率;節電率中圖分類(lèi)號:TE933.107文獻標識碼:AComparative test study of energy-saving pumping and their effectZHU Jun, RUAN Jing-qi, SUN Hui-feng, WANG Zeng-fan', LI Shu-qun(1. Daqing Petroleum Institute, Daqing 163318, Chin2. No 4 Oil Production Factory, Daging Oil Field, Daqing 163511, ChinaAbstract: Beam pumping unit is the main artificial lifting method in production engineering. To reduce theenergy consumption of pumping unit and cut down the production costs of oil, many pumping unit manu-facturers develop and manufacture kinds of structure of pumping unit. Every structure of pumping unit isdifferent in energy-saving principle. The energy-saving result is quite different. How to evaluate justly andreasonably the energy-saving result of pumping unit is a question of general interest. Water power simula-ted experiment well is made use of in this paper, the water is medium, under the same condition, by refer-ence to offset pumping unit, system efficiency and electricity-saving rate is evaluation criterion of energy-saving result, a comparative test of four energy-saving pumping units is made and plot relationship curve about system efficiency and electricity-saving rate relative oil well lifting height. The results of tests indicatethat double-horsehead pumping unit obtain the best effect and the next is compound balance beam pumpingunit with downward beam balance weight. According to the result of that comparison, suggestions are adabout selecting and using energy-saving pumping unit.ords: pumping unit; energy-saving result; test; system efficiency; electricity-saving rate左右。以大慶油田為例,自1981年大面積轉抽以1對比試驗的必要性來(lái),游梁式抽油機是油田最主要的人工舉升方式,在游梁式抽油機是石油工業(yè)傳統的采油方式之20多a的油田持續穩產(chǎn)過(guò)程中游梁式抽油機做出,也是迄今為止在采油工程中占主導地位的人工了很大貢獻,截止到2004年底全油田的抽油機井數舉升方式。在我國各油田的生產(chǎn)井中,大約有90%已達3萬(wàn)多口,占油田采油井總數的92.7%,總裝使用的是游梁式抽油機。游梁式抽油機井的產(chǎn)液量機功率約為10.35×105kW,平均單井裝機功率為占油田總產(chǎn)液量的65%占總產(chǎn)油量的75%。我國34HH中國煤化工毛電為547.71×10°目前有8萬(wàn)多口抽油機井,其能耗占油田總能耗的kWCNMHG×10kW·h,約占收稿日期:2005-07-19作者簡(jiǎn)介:朱君(1958-),吉林圖們人,博土,教授,1982年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油礦場(chǎng)機械專(zhuān)業(yè),長(cháng)期從事機械采油系統工程及節能技術(shù)方面的教學(xué)和研究工作朱君,等:節能抽油機節能效果對比試驗研究61油田總用電量的30%左右低曲柄輸出扭矩,進(jìn)而達到降低匹配電機功率的目為實(shí)現油田可持續發(fā)展的戰略目標,降低原油的開(kāi)采成本,節能降耗,提高油田開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟效益,近d)下偏杠鈴復合平衡抽油機工作時(shí),游梁幾年來(lái),各科研院所和抽油機制造廠(chǎng)以節能降耗為偏置平衡重心的運動(dòng)軌跡是一段圓弧,當重心處于目標,在抽油機節能原理和結構等方面開(kāi)展了大量游梁回轉中心的水平線(xiàn)上時(shí),其力矩最大;當重心處的研究和開(kāi)發(fā)工作。目前,在原油開(kāi)采中,具有一定于回轉中心的垂直線(xiàn)時(shí),其力矩最小。利用這一變節能效果,且有一定應用規模的節能抽油機有偏置矩原理與曲柄平衡共同作用,可有效削減峰值扭矩,式抽油機、異型游梁式(雙驢頭)抽油機、下偏杠鈴復改善抽油機曲柄軸凈扭矩曲線(xiàn)的形狀和大小,使其合平衡抽油機擺桿式游梁抽油機。由于節能抽油波動(dòng)平緩并且消除負扭矩,減小抽油機的周期載荷機的節能原理不同,節能效果差異很大。為了評價(jià)波動(dòng)系數,提高電動(dòng)機的工作效率。節能抽油機的節能效果和節能范圍,為油田工程技術(shù)人員應用和選擇抽油機設備提供科學(xué)的依據,利·3水力模擬試驗井的建立用報廢的油井建立了水力模擬試驗井。在試驗井建立水力模擬試驗井的目的是為了確立一個(gè)對上,以偏置式抽油機為參照機,對節能抽油機節能效比的標準,消除生產(chǎn)井中井液的含水、油氣比、動(dòng)液果進(jìn)行對比試驗。面和泵掛深度等因素影響,有較高的可比性,水力模2幾種節能抽油機的節能原理擬試驗井以水為介質(zhì),抽油機負載可調,在同等條件下,對節能抽油機的節能效果進(jìn)行對比試驗a)偏置式抽油機工作時(shí),由于它具有較大選擇位于大慶杏西油田北部的一個(gè)報廢井作為的極位夾角(一般為5°~20°)使抽油機的曲柄轉角水力模擬試驗井,該井完鉆井深為1609.4m,套管在上下沖程時(shí)為非對稱(chēng)循環(huán),當曲柄轉速不變時(shí),懸深度為1605.6m,人工井底為1601.5m,射孔深點(diǎn)上沖程的時(shí)間就大于下沖程的時(shí)間,因此懸點(diǎn)上度為1480.5~1570.1m,在射孔段以上采用4553沖程時(shí)加速度和動(dòng)載荷減小。另外在結構設計中型可鉆式封隔器封堵,封堵深度為1350m。抽油增加偏置相位角,使減速器輸出的最大凈扭矩峰值機基礎設計為萬(wàn)能基礎,可安裝各種形式的抽油機,降低,扭矩變化較均勻,扭矩波動(dòng)系數減小,降低了抽油泵為56mm管式泵,泵掛深度為1200m,抽抽油機的裝機功率提高了電動(dòng)機的功率利用率和油桿為組合桿45mm×478mm+422×717mm,其行效率,達到了節能降耗的目的,但節能幅度是有他設備有地面管線(xiàn),各種閥門(mén),1.48m3的計量罐,10限的m3的水箱等,流程如圖1。b)雙驢頭抽油機工作時(shí),游梁后臂的長(cháng)度變化與懸點(diǎn)載荷的變化相適應,依靠其游梁后臂有效長(cháng)度的有規律變化,實(shí)現了懸點(diǎn)負載大(下沖程結束、上沖程開(kāi)始)時(shí)游梁后臂長(cháng),平衡力矩大;懸點(diǎn)負載小(上沖程結束、下沖程開(kāi)始)時(shí)游梁后臂短,平衡力矩小的工作狀態(tài),使減速器的扭矩變化接近正弦變化,與按正弦變化的曲柄平衡扭矩相對應,加強了抽油機的平衡效果,減小了曲柄凈扭矩的波動(dòng),降低了驅動(dòng)抽油機電動(dòng)機的裝機功率,達到了節能降耗的目的2。c).擺桿式游梁抽油機通過(guò)二次平衡來(lái)改變抽油機扭矩因數的變化規律,實(shí)現加強平衡效果,達到節能的目的。擺桿抽油機工作時(shí),裝在曲柄銷(xiāo)上的滾輪在擺桿的軌道上往復滾動(dòng),使自重較大的擺桿上、下擺動(dòng),帶動(dòng)連桿運動(dòng),實(shí)現抽油機驢頭懸點(diǎn)THS中國煤化工網(wǎng)CNMHG1一xm翻;4一細眾;5一管;4一油管的上下往復運動(dòng)。借助于擺桿裝置,利用杠桿原理5一水箱:6—計量罐;7—井口;8-抽油機;9一抽油桿;在運動(dòng)過(guò)程中進(jìn)一步調節抽油機的平衡,實(shí)現了降圖1水力模擬試驗井示意62OIL FIELD EQUIPMENT2006Vol.35№34節能抽油機節能效果對比試驗出扭矩的波動(dòng)系數小,節能效果最佳,與偏置式抽油機相比,在200~800m動(dòng)液面范圍內均有節能效對比試驗方法參照《機械采油井系統效率測試果,最高系統效率為69.04%,系統效率平均提高方法》(SY/T5266-1996)的規定進(jìn)行。7.2%,最大有功節電率為20.71%。其次是下偏杠在水力模擬試驗井上對4種不同結構形式的節鈴型游梁復合平衡抽油機,它采用游梁復合平衡,其能抽油機進(jìn)行了對比試驗,這4種機型為平衡原理與雙驢頭式游梁式抽油機相近,與偏置式CYJYC10-3-37HB型、偏置式抽油機、YCYJ103-抽油機相比,在200~800m動(dòng)液面范圍內均有節37HB雙驢頭式游梁式抽油機、CYJB10-3-37HB型能效果,最高系統效率為66.76%,系統效率平均提擺桿式抽油機和PCYJ0-3-37HB下偏杠鈴復合平高5.6%,最大有功節電率為20.04%。擺桿式抽油衡抽油機,沖程和沖次均為3m和6min-,每種機機基本與偏置式抽油機相同,不節能。由圖2和圖型測試4個(gè)點(diǎn),試驗井的動(dòng)液面分別為200、400、3可以看出,系統效率隨著(zhù)動(dòng)液面深度的增加而增600、800m,誤差為士5m。根據測試結果,作出系加,與偏置式抽油機相比,雙驢頭抽油機和下偏杠鈴統效率隨動(dòng)液面的變化曲線(xiàn)和有功節電率(與偏置抽油機系統效率在200~800m動(dòng)液面范圍內提高式抽油機對比)隨動(dòng)液面的變化曲線(xiàn)。測試結果如的幅度基本相同。有功節電率隨著(zhù)動(dòng)液面深度的增圖2和圖3。加而減小,其原因是隨著(zhù)試驗井動(dòng)液面深度的增加抽油機的負荷增大,提高了驅動(dòng)偏置式抽油機電動(dòng)機的功率利用率,能量損失減少,節電率下降5幾點(diǎn)認識+-CYJYC1)水力模擬試驗井為節能抽油機節能效果的000評價(jià)建立了沒(méi)有干擾因素、條件相同的檢測平臺,其PCYJ檢測結果能真實(shí)反映節能抽油機的節能效果。2)每種工況測量4個(gè)點(diǎn),測試結果用曲線(xiàn)表示,可直觀(guān)地反映節能抽油機的節能效果。150250350450550650750850舉升高度/m3)以偏置式抽油機為參照機,雙驢頭抽油機節能效果最好,平均節電率為13.53%,其次是下偏圖24種節能抽油機系統效率對比曲線(xiàn)杠鈴復合平衡抽油機,平均節電率12.72%,擺桿式抽油機基本不節能YcYJ4)從節能效果來(lái)看,在油田應推廣使用雙驢-CYJB頭抽油機,應為新井投產(chǎn)首選機型。對在用的常規15抽油機和偏置式抽油機進(jìn)行技術(shù)改造,將其改造為下偏杠鈴復合平衡抽油機參考文獻[1]王守民陳文華,國產(chǎn)節能型游梁式抽油機的性能對比分析[機電工程,2001,18(6):80-84[2]蘇德勝,劉先剛,游梁式抽油機節能機理綜述[.石150250350450550650750850油機械,2001,29(5):49-53舉升高度/m[3]王尚元,唐衛軍.新型擺桿式游梁抽油機[J].石油礦圖33種節能抽油機的有功節電率中國煤化工(與偏置式抽油機對比)對比曲線(xiàn)平衡游梁式抽油機的CNMHG從4種機型對比結果看:雙驢頭式游梁式抽油1,30(4):24-26機采用變游梁后臂長(cháng)度,平衡效果好,使其減速箱輸[5](SY/T5266-1996),機械采油井系統效率測試方法