抽油系统（精选12篇）
抽油系统 篇1
1 系统效率的理论计算
将抽油机井的地面设备 (抽油机) 与井下设备 (杆、管、泵) 作为一个系统, 抽油机井系统效率η是系统的输出功率P2与系统的输入功率P1之比η=P2/P1.。
而任何一个功率变换系统都会存在着功率损失, 系统的输入功率P1是系统的输出功率P2与损失功率PS之和。P1=P2+PS
综合上式系统效率可以表示为:
从式中可以看出, 提高系统效率的途径有两个:一是减少损失功率;二是增加有效举升的功率。
2 影响抽油机井系统效率的因素
根据抽油机井工作特点, 抽油机功率损失主要是抽油机正常生产时井下杆柱和液柱重量加载给电动机的负荷引起的功率损失;同时也包括抽油机传动磨损、电动机自损耗以及井下杆、管、泵液体间的磨阻造成的功率损失。
2.1 抽油机井地面部分的影响因素
2.1.1 电动机自损耗
电动机本身发热引起温升增加, 降低了电动机的输出功率。安装电动机功率过大, 出现“大马拉小车”现象, 电动机自损耗增加。
2.1.2 电路线损
供电线路老化以及配电箱设计不合理时线路损耗会大量增加。电动机进行电容无功补偿的容量值设置不合理时会出现过补或欠补, 为克服过补或欠补, 电机运行时能耗也会增加。目前运行的节能配电箱都具有电容自动补偿功能, 电路线损大大降低。
2.1.3 设备传动损耗
设备传动损耗包括皮带传动损失、减速箱损失、四连杆机构损失和井口密封盒功率损失。皮带传动效率较高, 可达98%, 其传动损失仅为2%;减速箱传动效率为90%, 在润滑良好的情况下, 其损失在10%左右;四连杆机构传动效率为95%, 在润滑保养良好的情况下, 其损失在5%左右。以上三部分总的传动效率在84%左右, 在润滑保养到位的情况下, 进一步提高传动效率的潜力不大。
在传动部分井口密封盒功率损失是比较小的, 只有当油井含水达到95%以上时, 盘根容易漏失, 此时密封较紧, 缺少润滑, 盘根密封的有效期缩短, 此时的功率损失才稍微大一点。
2.2 井下部分影响因素
2.2.1 抽油杆与油管间的磨阻
由于井身结构和杆管应力变化的影响, 抽油杆运动时, 杆管弯曲接触部位会产生摩擦阻力。
2.2.2 抽油泵机械磨阻
抽油泵柱塞与衬套间的机械摩擦所产生的阻力, 砂、蜡等异物也会造成柱塞表面光洁度变差而大大增加磨阻。
2.2.3 杆管与流体间的磨阻
抽油井生产时井筒内流体与杆管间存在一定的流动摩擦阻力, 当杆管表面结蜡、腐蚀时会造成磨阻增加, 抽油机负荷增加, 能耗上升。
2.3 其他影响因素
2.3.1 生产参数不合理
当地层能量一定时, 生产参数过小, 违背了效能最大化原则, 生产参数过大, 泵效较低, 无功损耗上升
2.3.2 举升方式不合理
对于地层条件差, 特别是低产液井, 抽油机举升受到杆柱重量的限制, 进一步降低装机功率, 降低抽油机能耗, 降低吨液耗电的潜力不大。
3 影响A油田能系统效率的主要因素
3.1 电动机自损耗大, 电机功率利用率低
A油田目前还有普通Y系列30KW以上电机35台, 普通配电箱16个, 普通Y系列电动机自损耗大, 无用功消耗大。普通配电箱无补偿装置, 功率因数低, 电能利用率低。
3.2 井口密封盒功率损失。
目前A油田油井含水95%以上有149口井, 这部分井盘根与金属光杆的磨阻大, 盘根密封的有效期缩短。
3.3 生产参数不合理。
A油田参数不合理井主要有四方面影响, 一是参数偏大, 泵效偏低;二是泵径偏小, 地面参数调整余地小;三是抽油机机型偏大, 地面参数调整难度大;四是控制高含水井的产液量, 个别井不易放大生产压差。
3.4 举升方式不合理。
目前A油田日产液在4-10t的井有65口井, 平均系统效率13.7%。现有的抽油机举升系统对进一步降低能耗难度很大。
4 提高A油田系统效率的方法探讨
通过抽油机井动态测试数据, 油井管柱结构, 生产参数和地层能量状况进行综合分析, 针对不同影响因素应采取相应的治理方法。
(1) 合理优化匹配抽油机电机的运行。为了提高设备运行效率, 降低设备耗电, A油田加大了对Y型电机的更换力度, 首先, 普通电机改造为多功率一体化节能电机57台, 前后测试数据对比, 平均单井系统效率提高4.52%。其次, 更换高转差双速电机, 10月后更换9台, 安装前后测试数据对比, 平均单井系统效率提高5.2%。但仍有部分油井仍未进行更换, 为了进一步提高油田的平均系统效率, 剩下的抽油机的电机就需要给予及时的更换。
(2) 对参数不合理, 地面参数无调整余地的采油井采取间抽生产。
(3) 实施“五率”动态调整。根据抽油机运行情况, 定期对电流资料进行抽查, 要求单井平衡比在90-100%之间, 对电流变化大和措施井, 及时对平衡率进行调整, 降低无效功消耗。全年共调整平衡124井次, 调整前后测试平均单井日耗电下降20.2KW.h, 系统效率提高1.8%。
(4) 优化调整生产运行参数。A油田按照“大泵径、长冲程、低冲次”的参数调整原则, 对高冲次井调小参数24口井、对泵径偏大井换小泵7口井、对低冲程、高冲次抽油杆弹性变形和惯性损失大的井, 调大冲程、调小冲次4口井。共调整35井次, 平均消耗功率下降1.9KW.h, 平均节电率16.6%, 平均单井日节电25.1KW.h, 平均系统效率提高12.4%。所以在此之上要进一步提高油井生产运行参数的调整。
(5) 改变举升方式, 进一步降低机采能耗。从举升方式看, A油田基本都是采用有杆泵、抽油机连续举升方式采油, 而对于日产液小于10t的井通过调整工作参数和更换节能电机等很难取得较好的经济效益。对日产液在4~10t的井用抽油机连续举升方式采油是不经济的。目前A油田日产液在4~10t的有65口井, 平均系统效率13.7%, 低于全油田15.12%。这部分井可以通过改变举升方式, 建议采用成熟的小排量 (10~20m3/d) 螺杆泵进行连续采油。
5 结论与认识
(1) 对抽油井产量低的井, 可以通过更换螺杆泵来提高系统效率。
(2) 在电机、抽油机改造工作量大, 而耗资大不易执行的情况下。可以通过加大油井的日常管理力度来达到提高系统效率的目的, 例如调平衡、及时检换泵。
(3) 对抽油机系统进行综合分析和治理, 找出其影响的主要因素, 针对主要影响因素做工作, 才能在提高抽油机系统效率, 降低单井能耗上取得较为理想的效果。
抽油系统 篇2
控制系统
设 计 报 告
姓名:康代涛 学号:1090610106 班级:0906151
2012年11月
目 录：
1.项目背景、目的及意义...............................................................................................................3
1.1背景.....................................................................................................................................3 1.2目的.....................................................................................................................................3 1.3意义.....................................................................................................................................3 2.系统需求及功能分析...................................................................................................................3 3.方案设计、系统选型...................................................................................................................3
3.1方案设计.............................................................................................................................3 3.2 PLC选型............................................................................................................................4 3.3变频器选型.........................................................................................................................4 3.4其他器件选型.....................................................................................................................4 4.系统连线设计、接线...................................................................................................................4
4.1 PLC I/O连接设计..............................................................................................................5 4.2变频器连接设计...............................................................................错误！未定义书签。4.3其他连接设计...................................................................................错误！未定义书签。4.4接线图.................................................................................................................................6 5.系统构建、编程.........................................................................................错误！未定义书签。
5.1系统构建...........................................................................................错误！未定义书签。5.2程序设计.............................................................................................................................8 6.系统调试.....................................................................................................................................10 6.1 运行调试..........................................................................................................................10 6.2 运行中自动复位调试......................................................................................................10 6.3 自检调试..........................................................................................................................10 6.4 停止按钮调试..................................................................................错误！未定义书签。6.5 故障程序调试..................................................................................错误！未定义书签。6.6 点动运行调试..................................................................................错误！未定义书签。7.项目总结.....................................................................................................错误！未定义书签。8.系统操作说明书.........................................................................................................................10 无游梁长冲程抽油机控制系统设计报告
1.项目背景、目的及意义
1.1背景：
世界石油资源开发至今，机械采油方式仍占有主导地位，而有杆抽油机井又占机械采油井的90 %以上。就目前国内油田而言, 在机械采油井中, 游梁抽油机仍为主要机型。它以结构简单、使用维护简便、宜于在全天候状态下工作等优点而被广泛应用。然而，常规游梁式抽油机冲程短，冲次快，而且冲程不可调，载荷小，能耗大,不能适应油井深抽工艺的需要, 已成为困扰油田生产及增效节支的一大问题。长冲程抽油机具有较好的抽油性能，能提高产量、降低采油成本、提高经济效益等优点，是抽油机发展的主流和方向。1.2目的：
无游梁长冲程抽油机控制系统采用可编程控制器（PLC）为控制核心，通过控制变频器实现电动机正反转的直接驱动方案，有效简化了机械结构，大大提高了总体效率。利用PLC实现长冲程、低冲次，冲程、冲次、上下行速比可调、节能、大载荷和适应性强、可靠性高等特点。本次设计试验的目的就是以PLC为核心，设计编写无游梁长冲程抽油机控制系统的程序。1.3意义：
无游梁长冲程抽油机是一种无游梁式塔架结构长冲程抽油机，没有游梁、不采用曲柄连杆机构换向,不采用增大冲程机构,利用抽油机本身的机构特性,实现长冲程抽油和超长冲程抽油。除了保持游梁抽油机原有的诸多优点外，还具有长冲程、低冲次、节能、大载荷、适应性强、抽油杆磨损小、排量稳定、动载荷小等特点。采用电动机直接驱动滚筒缠绕或放开皮带实现抽油杆的上下抽油运动，克服了链条式抽油机链条易磨损需润滑密封等问题，也解决了机械换向和液压换向抽油机换向机构易损坏的问题，具有传动结构简单，效率高，系统可靠性高的优点。
2.系统需求及功能分析
(1)变频器参数设置及启动/停止，正/反转控制，点动控制；
(2)电磁抱闸控制，在电动机旋转时解开抱闸，停止时刹车抱闸；
(3)运行时，变频器按照电动机运行曲线控制电动机运行频率；(4)在悬点负载/配重超出行程范围时进行保护；(5)运行时，运行指示，故障时报警指示；(6)行程重新定位功能，在每次冲程开始时重新回到零位，消除行程累计误差；(7)自动归零，按下运行按钮，配重自动回到零位；（优化功能）(8)自检，可以自动检测系统传感器是否正常；（优化功能）
3.方案设计、系统选型
3.1方案设计
使用变频器控制电机，以达成令电机按照要求的运行曲线调整转速，并且利用变频器的点动控制功能来完成电机的点动动作。使用PLC控制整个系统，通过顺序逻辑控制、计时器、变频器控制、模拟量输入、输出完成对抽油机模型往复运动实现抽油的功能。无游梁长冲程抽油机模型与实际系统的机械结构相同，包括电动机、电控刹车、滚筒、皮带、换向轮、零位开关、软件及硬件行程开关，利用汽缸和活塞真实地模拟了井下的负载。控制上通过面板上的停止、运行、自检、点动上下按钮以及零位光电开关、上下软行程开关来进行数字量输入，数字量输出包括电控刹车控制继电器，停止、运行、自检指示灯以及变频器的正反转、点动正反转控制。模拟量均采用0~10V的电压，包括控制变频器频率输出以及变频器反馈电流。系统的硬件保护包括上下硬行程开关以及电控刹车，当系统运行出现故障时抱死电机，当配重超出行程范围时自动切断系统电源。3.2选择I/O模块的数量及类型
本次试验需要数字量的输入和输出，以及控制变频器的模拟量输入和输出，因此需要数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块共四个I/O模块。
数字量输入模块：1756-IB16I 数字量输出模块：1756-OB16E 模拟量输入模块：1756-IF8 模拟量输出模块：1756-OF8 3.2.1选择网络数量及类型
本实验通过计算机以太网卡与PLC的EtherNet（EtherNet/IP）相连，具体选型为：
网络模块：1756-ENBT 3.2.2选择控制器数量及适当的内存容量
本实验选用控制器：1756-L1 Logix5550 3.2.3在同一个框架中配置通讯网桥模块、控制器及I/O、安插模块
1756-L1：
0槽 1756-PA72C： 1槽 1756-IB16I： 4槽 1756-OB16E： 5槽 1756-IF8：
6槽 1756-OF8： 7槽 电源选用1756-PA72/C 框架选用1756-A10/A 3.3变频器选型
本实验选用罗克韦尔自动化PowerFlex70驱动器，具体型号为：20A C 2P1 A 0 AYNANC0。3.4其它器件选型
根据方案设计，本实验控制系统还需要以下器件：
按钮5个，其中包括停止、运行、自检按钮，以及点动上、点动下按钮，均不带自锁。运行、自检按钮应互有颜色上的区别，与各自指示灯对应。
指示灯3个，其中包括故障、运行、自检指示灯，其中运行、自检指示灯互有颜色上的区别，与各自按钮对应，故障指示灯作为警示标志，应采用红色。
光电开关1个，作为零位检测开关。
行程开关4个，两两一组，分别作上行程开关组、下行程开关组，每组包括软硬行程开关。
4.系统连线设计、接线 4.1 PLC I/O连接设计 4.1.1数字量输入
各种按钮和传感器连接到1756-IB16I模块上。(1)停止按钮常闭触点连接到In8通道(接点17)上；(2)运行按钮常开触点连接到In9通道(接点19)上；(3)自检按钮常开触点连接到In10通道(接点21)上；(4)点动上按钮常开触点连接到In11通道(接点23)上；(5)点动下按钮常开触点连接到In12通道(接点25)上；(6)配重下行程开关常闭触点连接到In13通道(接点27)上；(7)配重上行程开关常闭触点连接到In14通道(接点29)上；(8)零位开关常闭触点连接到In15通道(接点31)上。4.1.2数字量输出
指示灯、电磁刹车及变频器通过1756-OB16E模块进行控制。(1)电磁刹车继电器由Out8通道(接点11)控制；(2)故障指示灯连接到Out9通道(接点12)上；(3)运行指示灯连接到Out10通道(接点13)上；(4)自检指示灯连接到Out11通道(接点14)上；
(5)变频器正转运行(Out4)由Out12通道(接点15)控制；(6)变频器反转运行(Out5)由Out13通道(接点16)控制；(7)变频器点动正转(Out6)由Out14通道(接点17)控制；(8)变频器点动反转(Out7)由Out15通道(接点18)控制。4.1.3模拟量输入
变频器电流反馈连接到1756-IF8的电压输入2通道上。(1)VIO连接到In4接点(接点12)上；(2)VICOM连接到In5接点(接点14)上。4.1.4模拟量输出
变频器频率控制连接到1756-OF8的电压输出2通道上。(1)VOO连接到Vout-2接点(接点11)上；(2)VOCOM连接到RTN接点(接点15)上。4.2变频器连接设计 4.2.1数字量输入
变频器正转运行(Out4)连接到变频器数字量通道1(接点1)上； 变频器反转运行(Out5)连接到变频器数字量通道2(接点2)上； 变频器点动正转(Out6)连接到变频器数字量通道3(接点3)上； 变频器点动反转(Out7)连接到变频器数字量通道4(接点4)上。4.2.2模拟量输入
PLC控制输入为0~10V模拟量；
VOO连接到变频器模拟量输入通道1正电压接点(接点15)上； VOCOM连接到变频器模拟量输入通道1负电压接点(接点14)上。4.2.3模拟量输出
PLC反馈输出为0~10V模拟量；
VIO连接到变频器模拟量输出通道正电压接点(接点23)上； VICOM连接到变频器模拟量输出通道公共端接点(接点22)上。4.3其它连接设计 根据设计方案，系统电气接线要求如下：(1)三相电源经空气开关1接至变频器；
(2)接入变频器的线路其中一相经空气开关2接至PLC-L；(3)三相电源其中一相经空气开关3接至电磁刹车输入端；
(4)电磁刹车继电器由PLC的Out8通道控制，与空气开关3并联；
(5)上、下硬行程开关常闭接点以及保护继电器的线圈串联至三相电源一相上；
(6)保护继电器触点串在空气开关1与变频器之间；(7)变频器三相输出端接至三相异步笼型电机；(8)电磁刹车输入端经晶体管整流接至电磁刹车；(9)各按钮以及开关输入共阳极连接；
(10)各指示灯以及电磁刹车继电器共阴极连接；(11)其余各接地、接中性线位置正确连接。4.4接线图
电气接线图如下：
5.系统构建、编程
5.1系统构建 5.1.1通信配置
利用RSLinx软件进行驱动配置，选择Ethernet Devices，命名为AB_ETH-1，地址为10.2.0.106。确认完成配置后，打开监视确认各个模块型号版本。5.1.2建立项目
打开RSLogix5000软件，新建工程，选择控制器为1756-L1 Logix5550，版本号为12(RSLinx显示版本号12.28，RSLogix设置后默认为12.27)，位置为0槽。
5.1.3 I/O配置
在已经建立的工程中，右键I/O Confguration，按照上述设计添加I/O模块，按照不同模块版本号完成设定：
1756-IB16I，版本号2.1，位置为4槽，其余默认。1756-OB16E，版本号2.4，位置为5槽，其余默认。
1756-IF8，版本号1.5，位置为6槽，使能通道2，输入范围为0~10V，模拟量0~10V对应工程量为0~1.7(单位：A)，其余默认。
1756-OF8，版本号1.5，位置为7槽，使能通道2，输出范围-10~+10V，模拟量0~+10V对应工程量为0~50(单位：Hz)，工程量上下限值为0~50，其余默认。
5.2程序设计
根据实际要求，将程序分成3个部分：
(1)主程序：用于实现主要功能，包括相应按钮的自锁，电动机点动正反转，电磁刹车的解抱闸，系统故障出现时的亮灯与解除，系统停止；
(2)运行子程序：用于令电机按照规定运行曲线往复运行，以及相应的附加功能；
(3)自检子程序：用于令电机按照要求检测上下行程开关以及光电开关是否正常运作。5.2.1主程序设计
考虑到运行与自检按钮均为点动按钮，因此在两行语句中分别加入自锁结构，实现松开按钮后的持续亮灯并成功跳转进入子程序。
当运行子程序和自检子程序运行时，电机运转，此时电磁刹车应该解抱闸，同样的，在点动正反转输出时，电磁刹车也应该解抱闸，故设定并联条件控制电磁刹车输出，当任意一条满足时，电磁刹车解抱闸。
在配重到达下行程开关之前，电动机点动正转有效，由于行程开关为常闭节点，故将点动正转(点动上)按钮输入与配重下行程开关串接，控制变频器正转输出。考虑到子程序可能使用点动命令，在点动正转按钮输入处并联一个中间量，定义为程序控制点动正转。同样地，对电动机点动反转进行上述编程。
当按下停止按钮时，停止全部程序，并且清零所有会导致停止按钮松开后使程序继续运行的标志位，以及所有会导致下一次启动不正常的标志位，使正反转以及点动运行全部停止，熄灭各指示灯，电机抱闸，实现完全的复位。将清零各标志的语句并联做输出，串接在停止按钮按下的非这一判断条件后。
至此，主程序应有的功能设计完毕，检测各行无错误，跳转子程序可以在子程序中先使用指示灯检测。确保成功跳转后，开始编写子程序。5.2.2运行子程序设计
当按下运行按钮后，进入运行子程序，立即跳入第一次运行子程序。设定单脉冲指令，进入该子程序后，标志第一次运行，标志正转，此后在系统停止之前再次按下运行按钮无效。
首先考虑运行开始前的情况，如果配重不在零位开关位置，则需要自动回归零位之后再开始运行。
运行子程序规定每次定时器计时时间为80秒，目的是给自动复位的过程尽可能长的时间，保证复位的完成。其中，0~30秒为上电复位阶段，这一时间内配重向上运行直至回到初始位置触发光电开关为止。
30~50秒为正转过程，3秒加速，3秒减速，最大频率为20赫兹。50~70秒为反转过程，3秒加速，3秒减速，最大频率为20赫兹。
70~80秒的时间为返回复位时间。这一期间配重继续向上运行直至触发光电开关为止。这一时间是为了防止负载返回时出现返回位移不足的问题，从而校正了误差。
每次运行返回时都要触发光电开关以确保回到初始位置，触发光电开关后对定时器重新赋值30000，从30秒处执行，如此反复。
因为实际频率数值较小，采用大整数(双字)进行基值计算，再除以频率因数获得实型数频率模拟量输出。
当系统在运行时出现碰上下行程开关，或者自检时光电开关无效，或者运行反馈电流过大时，系统提示故障，点亮故障指示灯，故障灯具有自锁功能。当停止按钮按下后，故障灯熄灭，系统复位。故并联故障条件，并注意各条件的先决情况，再加上自锁语句，去自锁命令为串联停止按钮输入。当系统出现故障时，立即停止当前程序运行，并且抱闸防止配重误动作，并且清零所有会导致故障灯熄灭后使程序继续运行的标志位。将清零各标志的语句并联做输出，串接在故障指示灯亮这一判断条件后。
至此，运行子程序基本设计完毕，启动程序检测，注意防止频率设置错误导致电机高速运行。5.2.3自检子程序设计
自检过程设计为先下行触发下行程开关，再上行经过光电开关，之后触发上行程开关，随后再次经过光电开关后停止。在上下软行程开关失效时硬保护启动，系统将断电，可以明显分辨故障。如果经过光电开关后正常停止，则证明光电开关工作正常，反之光电开关失效。为了防止检测时出现意外触发，设定上下行程开关检测标志，令系统按照顺序检测各个元件。上下运转均使用这两个状态检测标志作为正反转标志。
设定单脉冲指令，进入自检子程序后，清零三个开关检测标志，标志正转，此后在系统停止之前再次按下自检按钮无效。
当自检指示灯亮时，自检程序有效：首先正反转标志清零，由于控制正反转的开关一个是常开一个是常闭，因此都为0时正转有效，配重下行。当下行程开关触发后，置位正反转标志，配重上行。随后触发上行程开关时，再次清零两个标志位，配重下行。经过光电开关后停止，则光电开关检测完毕，自检指示灯熄灭。
启动程序检测，注意三个开关触发顺序对程序结果的影响，以及是否存在输出条件的冲突冲突。6.系统调试
6.1 运行调试：
将程序下载到处理器中，调到运行状态。点击运行按钮，抽油机自动复位后开始运行，运行指示灯亮。自动复位后，抽油杆先经过三秒加速频率达到20Hz，匀速运行14秒后开始减速，3秒后减速至0Hz。随后以相同的过程返回。6.2 运行中自动复位调试：
第二次向下运行过了零位开关时，手动断开零位开关一次，观察配重返回时是否会回到初始位置。经过观察，每次配重均自动返回初始位置，直至触发零位开关后，开始下一次运行。6.3 自检调试：
系统停止后，按下自检按钮，自检指示灯点亮，配重以10Hz的频率先向下运行，观察配重触碰下行程开关后是否反向，如不反向则程序错误。配重反向运行后观察其触碰上行程开关后是否反向，如不反向则程序错误。反向后观察配重经过光电开关是否停止，如不停止则程序错误，停止且自检指示灯熄灭则自检程序调试完毕。
6.4 停止按钮调试：
运行中按下停止按钮，程序停止运行，电机抱闸，运行指示灯熄灭。自检过程中按下停止按钮，程序停止运行，电机抱闸，自检指示灯熄灭。6.5 故障程序调试：
运行途中触碰上（下）行程开关，程序、变频器停止运行，电机抱闸，运行指示灯熄灭，故障指示灯点亮。6.6 点动运行调试：
停止状态下，按住点动上（下）按钮，抽油杆点动向上（下）运行，松开按钮后停止运行，电机抱闸。
7.项目总结
在老师为我们上完第一节课后，剩余的时间老师都交给我们自己自由上机进行试验了。说实话，刚开始心里不是很有底，因为刚开始自己什么都不会，只在上学期的实验中接触过两次RSLinx和RSLogix5000，几乎一切都要从零学起。可是过了几周后我发现，通过这种自学方式，虽然初期会很艰苦，但是一旦明白后就很难忘记，学得比以往更加扎实，现在使用这些软件编程已经轻车熟路了，甚至编程PLC还成为了我每周开始的乐趣。不得不说这种自学的方式给了我很大的鼓舞，认识到了自己是有潜力的。当然，这次编程过程中还是遇到了不少的问题的。首先就是自己考虑的不是很全面，经常以为已经都做的很好了，可是还会出现意想不到的问题。比如我第一次验收时，自以为该做的都做了，可是老师上来就发现了我的两个漏洞，我之前竟然一点都没有想到。还有就是我写程序不爱加注释的坏习惯也带到了PLC的编程中，老师也批评了我这一点，以后不论编什么程序，一定要加上注释。总之，这次编程让我学到了很多，也发现了自己的潜力和不足，对于自己学习上的提高有很大的帮助。
8.系统操作说明书
运行按钮——抽油机抽油杆自动回到初始位置，开始按既定速度曲线往复运行。（可在运行子程序中更改变频器速度因子调整冲程和速度）
自检按钮——系统自动上电自检，配重先向下运行监测下限位开关，下限位 开关监测正常后配重向上运行，监测上限位开关和零位开关。
点动上按钮——抽油杆以10Hz的频率点动向上运行。点动下按钮——抽油杆以10Hz的频率点动向下运行。
停止按钮——系统停止当前动作，熄灭各指示灯，机器抱闸。
抽油系统 篇3
关键词：变频器 石油化工 抽油机控制系统
中图分类号：TE933.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0059-01
我国的油田没有很强的自喷能力，多为利用抽油机把油从地层中提升上来这样变频器在油田生产中也就应用的越来越广泛。这就导致抽油机变频控制系统中产生较强干扰。这就需要在使用变频器生产时进行过程的控制，尤其是在大规模生产中使用变频器合理控制生产过程更能降低能耗，保证抽油机稳定、持续、高效的运行。因此我国石油化工产业面临亟待解决的问题就是开发在抽油机控制系统中使用变频器先进技术。
1 变频器在抽油机中的应用
1.1 变频器的节能原理
简单说变频器就是控制抽油机电机的，也可以说是控制转速（也就是是赫兹），主要变频方法就是把抽油机的电机的频率调到需要的频率，所以使用的电能也就相应的减少了。变频器发出的指令是通过控制来发出的，也可以说是PLC来控制变频器进而发出指令。这样通过变频器控制抽油机的转速就可以降低抽油机电机的转速这样也就降低了泵的扬程，减小了泵的输出功率也就是降低泵的输送压力，就可以避免在阀门上损耗功率，实现了稳定节能的功效。
1.2 变频器在抽油机控制系统中的使用特点
变频调速是石油产业最理想最高效的调速节能装置。当地下有石油时，利用变频器增大电机的转速，当油含量较少时，控制变频器降低抽油机电机的转速。运用变频器可以连续作业，并且可调节转速。在石油的生产中，抽油机应用变频技术，不仅可以及时适应工况变化还可以实现生产工艺自动化。也可以说变频器是石油生产中良好的控制器。在抽油机中使用变频器控制操作可实现设备总体自动识别从而控制抽油机的电机运行频率。石油产业的抽油机下行时为位势负载的负载形式，这样改变抽油机的转速可以通过改变抽油机程序的运行速度或者通过变频器能耗的制动进行，变频器能耗制动功能后就恰能适应其工况。所以说改变抽油机转速来达到调节最佳工作状是很方便实用的。若抽油机没有安装变频器，也就意味着不能通过调节转速来控制流量，必须借助阀门等手动控制出口的流量，不仅不能达到稳态运行，还使泵管内外的压差增加导致消耗较多的能量。
1.3 变频器的安全使用及注意事项
从事变频器作业安装的相关人员一定要经过严格的专业培训，并且只有在满足特定的工艺要求下才使用变频器，才能使变频器发挥得当，所以需要根据抽油机转机泵的条件参数及工艺才能判断能否使用变频器，而如果抽油机的机泵不在变频条件下也就不能使用变频器。在对变频器进行调速的时候 ，对变频设备、仪表参数、机械工艺及电气的操作人员必也要相互配合，这样才能确保变频器在安全条件下运行。并且存在一些老旧的机泵由于受到了压头、流量、高度、扬程等的制约也不能使用变频器。在使用变频器时也要注意变频器的维修保养每周至少进行一次，检查变频器的输出电压及电源三相电压及输出电流比较平衡度是否合理。及时记录操作室的温度，散热器的使用温度；察看变频器有无异常声响，变频器的风扇是否运转正常。
2 变频器的使用干扰
2.1 操作室环境对变频器的干扰
在变频器的干扰中补偿电容器对变频器的干扰占主要地位，我国大量油田一般采用电容集中式补偿的方法来提高变频功率，所以在电容器工作过程中，操作系统的电压就极可能出现较高峰值，就会造成抽油机变频器的整流二极管过高的承受反向电压导致二极管被击穿。非线性用电设备对变频器的干扰也占有相当大的影响，这是因为变频器的电网中存在着大量谐波源，诱使电压及电流产生波形变化。电网系统还使其他设备产生谐波干扰，以及输出电压和电流的功率谱是离散分布的，并且带有高次谐波，也就增加了电网损耗。当线路的电压大于电容器部件的电压时，整流桥中就会产生充电电流，就会在电源振幅值附近呈现具有很强的高次谐波成分的冲击波。
2.2 电磁干扰的传递
石油化工中抽油机使用的变频器能产生功率较大谐波成分的冲击波，由于冲击波的功率较大，冲击波对接入同一电网的其它电设备产生波干扰这种对变频器的电网覆盖的其他设备的干扰性很强，它可以通过网络电源传播。以为它的输入电流是非正弦波，使网络发生变化影响其他设备正常工作，这样的辐射主要有电磁辐射、电路耦合、感应耦合等等。变频器对电网来说是非线性负载，它所产生的干扰源的频率较低时，产生干扰电磁波的辐射能力，通过干扰源又不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可以通过变频器输入导线与导体产生感应耦合，导致一系列的干扰，是操作系统可能发生不稳定状况。
2.3 变频器抗干扰对策
在石油化工防止抽油机的变频器干扰可以采用采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。如果想要控制抽油机中变频器的干扰，就要从电路根本上把干扰源和易受干扰的部分完全隔离开来，这样才可以完全避免发生电的联系，因为线路中有敏感电子设备，就可能将干扰传递下去。通常变频器本身用铁壳屏蔽，为避免其电磁干扰泄漏，输出线最好用钢管屏蔽。在操作中要把握好零线、火线、地线的接法控制系统屏蔽也为为减少电磁噪声和损耗，可以在变频器输出侧设置输出滤波器就可以减少对电源干扰。硬件抗干扰是最基本的抗干扰措施，遵循原则是抑制和消除干扰源、切断藕合通道、降低系统干扰信号。
3 结语
在石油开采中，抽油机利用变频器调速这一技术应用的越来越广泛，应用变频调速技术也是增加收益，节省能源，企业改造，技术发展，增加企业效益的一条有效途径。在石油开采中石油抽油机连接变频器可以使各种不同工况下降低转机机泵的电损耗至最低，在抽油机抽油时若流量降低，节电率相反会大幅度增加。在抽油机上应用正确的变频器调速系统，可以使抽油机稳定执行命令，适应油井环境变化，更方便进行参数的调节。所以说在抽油机机中应用变频器来调速的装置将使石油企业获得巨大的经济利益，同时带动国民经济，支持可持续发展的需要，所以说在石化企业全面推广变频调速器是非常必要的。
参考文献
[1]吴会.钢筋混凝土框架箱涵施工技术探析[J].交通标准化，2012（2）.
[2]杨旭耀，刘兴蓉，王宝辉，等.离心泵调速节能在油品输转中的应用[J].甘肃科技，2007（7）：54-55，85.
优化抽油系统参数提高采油效率 篇4
1. 抽油机井技术装备对系统效率构成影响。
提升抽油井的技术装备高低抽油机井生产系统效率的关键在于抽油井技术装备高低和性能的优劣。先从油井抽油机动力系统配置来讲, 部分油井的抽油机还在使用高消耗能源的设备, 比如淘汰型的变压器, 或者采用调整电机、或者采用37千瓦普通电机, 使用这些高耗能设备肯定会使抽油机系统的效率受到影响。所以, 油田管理部门就应上分析问题所在, 从根本上解决抽油机井系统效率低的问题, 应该把技术设备更换成较先进的、节能型的。
2. 抽油机井系统效率构成影响因素的分析
抽油机井是运用将电能从地面传递给井下液体的原理进行采油的, 这样就能够把井下液体举升到井口。抽油系统工作时, 就是一个不断传递和转化能量的过程, 而能量经过每次的传递和转化都将形成一定的流失。液体的有效能量是从地面供入系统的能量的各种损失排除后的能量, 此有效能量与系统输入能量的比值称为抽油机井系统效率。
3. 提升抽油机井生产系统的优化设计水平
只有提升抽油井生产系统的优化设计水平才能提高抽油机井系统效率。而目前油田一些部门的对抽油机缺乏管理。故而部分抽油机使用时间过长, 致使抽油机系统出现众多问题, 比如支架偏斜又或者游量偏斜, 抽油机系统的悬点井口对你不上、冲不齐, 有的抽油机出现减速箱漏油问题, 还有的发现车轮刹磨损严重, 更严重的居然还存在刹车失灵的问题。只有提升抽油机的生产系统优化设计水平, 才能解决这些严重的具体问题, 抽油机的运行效率和油井的生产效率才能够得到提高。
4. 管理措施的影响
目前, 关于油井抽油机设备的管理, 监管设备的工作状况, 落实采油工作管理制度, 都直接关系着抽油井系统的工作效率。只有高水平的、严格的管理层才能有效的提高抽油机生产系统的工作效率。所以目前, 及时的了解油井设备工作情况, 及时的调整油机采油的工作制度并且采取有效措施严格落实管理制度, 这样才具备提升抽油机井系统效率的基本条件。
总的来说, 抽油机系统效率的提高的大方向是高效节能, 节约能源, 一次为首要工作目标。
二、分析抽油机系统的节能技术
1. 提高提高抽油机系统技术设备, 完成抽油机系统节能效率目标。
具体分析关于依然使用着已经属于淘汰型的变压器, 或者采用调整电机、或者使用37千瓦普通电机等高耗能设备的实际现象。要想解决抽油机井系统效率低的问题, 只有从源头上解决, 油井抽油机动力系统配置升级为较先进的节能型的设备。详细分析, 首先为抽油机筛选出适当的电机设备, 从而降低电机的锁定功率, 来提高效率。再是要改变抽油机低效率的工作状态, 抽油机要使用变频调速控制, 使抽油机的工作方式跟油井的负荷相同, 从而减少无效抽取状况, 保证每次都能出油, 降低能源消耗, 系统的节能效率得到提升。最后运用晶变频对抽油机实行变频改良。经过晶变频的改良后, 可以减少抽油机的供电电流量, 抽油机功率的因数随之提高, 抽油机的变压器负荷随之降低, 提升系统效率。结合晶变频的改良, 抽油机的石油产量得以增长, 调整抽油机的抽油速度, 而且避免了抽油机较强的机械冲击, 抽油机的使用期限得以延长, 有效的提高抽油机的工作效率。
2. 提升抽油机井生产系统的优化设计水平, 实现系统效率的提
提升抽油机井生产系统的优化设计水平是抽油机井系统效率得以提高的源头。要想提高系统效率, 具体分析抽油机系统工作参数存在的不正确的现象, 对抽油机的工作参数进行详细的调整。切合实际的解决致使抽油机系统出现支架偏斜或者游梁偏斜、抽油机系统的悬点井口对不上、冲不齐的问题, 抽油机减速箱漏油的问题尽快的解决, 改变刹车轮刹磨损和刹车失灵的问题。提高泵效, 使井下的效率上升的办法是经过减少电机皮带轮直径或采用调速电机来降低冲次。优化设计水平若得到优化, 在实际抽油机工作的过程中, 抽油机的电机功率因数得以大幅度的提高, 从零点四左右提升到零点九, 这样抽油机电网和变压器的负担得到大幅度的减少, 线损降低, 抽油机的失败率降低, 从而提升抽油机系统的效率。
3. 详细及时的检查管理抽油泵的质量, 提升抽油机系统工作效率
抽油泵作为深井抽油系统中的井下设备, 其作用十分重要。抽油泵多面临的工作环境更加的繁琐复杂, 故而应及时的对抽油泵进行检修, 抽油泵质量的情况直接影响着抽油井的产量。详细来说, 要对抽油泵链接部分是否密封良好, 强度高低, 抗腐蚀性, 是否年磨损都的进行详细的检查, 这样才能增加其使用年限。在选择抽油泵时也要注意选择其构造简答, 能够达到服务油井排量的需求的泵体。
结语
抽油机操作标准 篇5
一、准备工作
1、穿戴好劳保用品。
2、600毫米管钳一把，300-375毫米活动扳手一把，电工工具一套，绝缘手套一副。
3、钳形电流表一块，温度计一支。
二、操作步骤
1、启动前检查
（1）检查流程的各闸门开关是否正确，井口零部件及仪表是否齐全好用，合乎要求。
（2）检查加热炉是否正常。（冬季要提前2小时预热）。
（3）检查抽油机各连接部位紧固是否牢固可靠及各润滑部位。（4）检查刹车及皮带的松紧。（5）检查电器是否完好无损。
（6）检查抽油机周围是否有障碍物。
2、启动抽油机（1）松刹车。（2）盘皮带。
（3）按启动按钮，让曲柄摆2-3次，利用曲柄平衡块惯性，启动抽油机。
3、启动后检查
（1）听：抽油机各部位运行声音是否正常。
（2）看：抽油机各连接部件、曲柄销、冕形螺母、平衡块固定螺丝是否有松动、脱出、滑动现象，减速箱是否漏油，回压、套压是否正常，油井是否出油、方卡子是否松脱，毛辫子是否打扭，盘根盒松紧是否合适。
（3）测：用钳形电流表分别测三相电流是否平衡，用温度计测油井出油温度（4）摸：用手接触电机外壳，检查电机温度。
三、技术要求
1、盘皮带时用手按皮带，不能用手抓皮带，以免挤伤手指。
2、测电流时，眼睛、表针、刻度与表盘成一直线。
3、发现各部位有异常声音，立即停机、检查处理。
四、常见故障及处理
1、故障
（1）电机嗡嗡响，不转。
（2）抽油机驴头上行时，电机声音异常，电控箱跳闸。
2、处理
（1）三相电缺相、零壳掉或保险丝烧断，送上零壳，更换保险丝。（2）抽油机上行负荷大，调整平衡。
五、考核标准
1、穿戴劳保用品，少一件扣1分。（5分）
2、检查项目漏一处扣5分（20分）
3、不松刹车启动扣20分（20分）
4、盘皮带用手抓扣20分（20分）。
5、不利用惯性启动扣30分（30分）
6、不关电控箱门扣5分（5分）备注：
1、超1分钟扣10分，超2分钟扣20分，停止操作。
3、可分项考核，分项计分。
停游梁式抽油机
一、准备工作
1、穿戴好劳保用品。
2、绝缘手套一副。
二、操作内容
1、按停止按钮让抽油机停止工作。
2、刹紧刹车。
3、拉下电控箱的闸门，断电。
4、关闭生产闸门，冬季停抽时间长，应进行扫线。
5、关水套炉的火，冬季停抽时间长，进行放水扫线。
6、在班报表上记录停抽时间。
三、技术要求根据油井的生产情况让驴头停在适当位置。
四、考核标准
1、穿戴劳保用品，少一件扣1分。
2、不按生产需要停错位置扣20分，不戴绝缘手套拉闸刀扣10分。
3、停抽后不刹车、不断电每项扣10分。
4、冬季停抽，井口流程不扫线扣10分，水套炉不放水扫线扣10分。
5、停抽后不记录班报表扣15分。定额
2分钟
备注：冬季停抽时间不在本标准分内
抽油机一保作业
一、准备工作
1、穿戴好劳保用品
2、工具：600毫米管钳一把，300、375、450毫米活动扳手各一把、电工工具一套，300毫米螺丝刀一把，黄油枪一把。
3、用具：黄油5公斤，汽油5公斤，棉纱2公斤，部分抽油机专用工具，绝缘手套、安全带各一副。
二、操作步骤
1、调小水套炉的火。
2、停抽刹车（停在便于操作位置），切断电源。
3、清除抽油机外部油污、泥土
4、紧固减速箱、底座、中轴承，平衡块，电机等部固定螺丝。
5、打开变速箱视孔，松开刹车，盘动皮带轮，检查齿轮啮合情况。
6、检查减速箱油面及油质，不足时应补加，变质时要更换。
7、清洗减速箱呼吸阀。
8、对中轴承、尾轴承，曲柄销子轴承，驴头固定销子，减速箱等处加注黄油。
9、检查刹车是否灵活好用，必要时应进行调整。
10、检查皮带松紧程度，不合适进行调整，皮带损坏要及时更换。
11、检查毛辫子，有起刺，断股现象应更换，检查悬绳器，悬挂盘应完好。
12、检查电器设备绝缘应良好，有接地线、各触点接触完好。
13、检查驴头中心必须与井口中对正。
14、调大炉火。
三、技术要求
1、抽油机运转720小时，进行一保作业。
2、曲柄销子注黄油时，可将轴承盖卸下，直接加注黄油。
四、考核标准
1、穿戴好劳保用品，少一件扣1分。（5分）
2、工具、用具选错一件扣2分，用错一件扣1分。（10分）
3、停机、刹车、拉闸刀，漏一件扣5分（10分）
4、设备不清洁卫生扣5分，各部螺丝一处不紧扣5分（15分）
5、少润滑一处扣5分，呼吸器清洗不干净扣5分（10分）
6、减速箱齿轮啮合检查不细扣5分（10分）
7、刹车不合格扣10分，皮带松紧不合适扣5分（15分）
8、毛辫子、悬绳器、悬挂盘一项不合格扣5分（10分）
9、电器设备有不完全因素一项扣10分。（10分）
10、工具、用具不收回扣5分（5分 定额：60分钟
备注：
1、超过规定时间停止操作，按完成项目计分。
3、需保养项目多可增加操作时间，并增加1人配合操作。
抽油机井的巡回检查
一、准备工作
1、穿好劳保品。
2、600毫米管钳一把、钢笔、纸、棉纱、绝缘手套一副。
二、操作步骤
1、井口部分录取压力。
2、悬绳器部分。
3、曲柄、曲柄销子平衡块部分。
4、连杆、连杆销子、尾梁部分。
5、驴头、游梁、中轴部分。
6、支架、底盘基础、刹车部分。
7、皮带轮、皮带、刹车部分。
8、变速箱及各部轴承。
9、电动机和启动箱内的电器设备部分。
三、技术要求
1、抽油机各部位的连接固定螺丝不允许有松动现象。
2、抽油机凡属加注黄油、齿轮油的各个润滑部位和润滑点，不允许有缺油现象。
3、悬绳器钢丝无断损现象。
4、驴头、悬绳器、光杆要对准井口中心位置。
5、井口盘根不发热、不漏油、松紧适当，光杆外露0.8-1.5米。
6、井口设备、抽油机设备达到不缺、不锈、不松动、不渗漏、规格化。
7、电器设备无漏电现象。
8、井场无油污、无杂草，抽油机周围无障碍物。
9、掺水温度65-70度，单井回油温度35-40度（常温输送井除外）。
四、考核标准
1、穿戴劳保用品，少一件扣1分。（5分）
2、工具用料少一项扣2分（10分）
3、设备应检查部位少检一项扣3分（30分）
4、不停机检查抽油机各部位扣20分（30分）
5、检查电器设备拉闸断电不戴绝缘手套扣10分（20分）
6、发现问题处理后不做记录扣5分。（5分）定额：5分钟
备注：超过1分钟扣10分钟，超3分钟扣30分，停止按完成项目计分。
更换抽油机井光杆密封盘根
一、准备工作
1、穿戴好劳保用品2、600毫米的管钳一把，250毫米活动扳手一把，300毫米螺丝刀一把，300毫米钢锯、锯条。
3、同型号胶皮盘根5-6个，麻绳或铁丝一段。
4、汽油、棉纱、黄油少许，绝缘手套一副。
二、操作步骤
1、锯盘根呈30-45度角。
2、按停止按钮让驴头停在接近下死点，刹紧拉闸断电，调小水套炉火。
3、关闭胶皮闸门，使光杆位于盘根盒中心位置。
4、卸掉盘根盒上压帽，取格兰，用绳吊在悬绳器上。
5、取出旧盘根。
6、把锯好的新盘根涂上少许黄油，加入盘根盒内。
7、取下压帽格兰上好，松紧适当。
8、开胶皮闸门。
9、松刹车、合闸送电，启动抽油机。
10、检查光杆盘根是否有发热漏油现象。
11、把有关资料数据填入报表。
三、技术要求
1、断电启抽，都要戴绝缘手套。
2、每个盘根切口错开120-180度。
四、考核标准
1、穿戴劳保用品，少一件扣1分。（5分）
2、工具用料少一项扣2分（10分）
3、盘根开口锯反扣5分（10分）
4、不调水套炉火扣5分（5分）
5、关胶皮闸门位于中心，重复一次扣5分（15分）
6、盘根不涂黄油扣2分
7、没开胶皮闸门启抽扣10分（10分）
8、不松紧刹车启抽扣15分（15分）
9、盘根不错开120-180度扣5分（10分）
10、盘根光杆发热或漏油扣10（10分）
11、有关资料数据不记录报表扣5分（5分）
12、不收回工具，用具扣5分（5分）定额：10分钟
备注：超1分钟扣5分，严重违章时停止操作。
运用电流判断抽油机井的故障 篇6
【关键词】电流资料；分析；诊断；问题；解决措施
一、运用电流资料发现抽油机井问题的优势所在
电流数据的准确录取对于维护油田生产稳定的优势主要体现在以下三个方面：
1.电流数据的准确录取和运用能够及时有效的发现问题。
利用测示功图、憋压、检查液面等方法及手段也都能用以检查抽油机的运行状况。但就检测周期来看，电流数据的录取每天进行，而抽油机井的产液量每10～15天测量一次，液面、示功图则每月测试一次。电流数据的录取无疑更具及时性。
2.电流数据的录取相较其他方法具有简便性。一名前线工作人员，使用一部钳形电流表就能进行电流数据的准确录取。
3.电流的变化直接反映抽油机能耗状况，数据的录取直接为节能工作提供依据。
二、电流数据的不同变化对应的各类问题
抽油机井上下电流影响因素三个方面：井底负荷，抽油机减速箱扭矩及电机额定功率。抽油机正常生产时电流数据相对稳定，并且在平衡率要求的固定范围之内（85%～100%），下电流应小于上电流。当电流数据产生变化时，就说明抽油机井出现了问题。下面就结合一些具体情况，分析电流数据不同变化可能对应哪些问题。
类型I.电流变化较大，上电流下降，下电流上升，且在变化过程中，下电流大于上电流，日产液量与产油量大幅下降，含水率上升。
分析：抽油机生产正常时驴头的最大载荷主要来自两个方面；一个是抽油杆自重，另一个是液体重量。上电流明显下降表明驴头载荷减轻，同时产液与产油量下降，统合二者则能证明地下杆泵运行有异。可能是油杆或油管断脱、脱节器脱落造成的。而上行时因驴头载荷减小，依靠平衡块即可拉起驴头，电机作功小，导致了电流下降。下行时，因驴头载荷减小，平衡块要依靠电机作功举升，所以下行电流变大。
类型II.抽油机井上下电流逐渐增加，产油量与产液量逐渐下降，含水量逐渐增高。
分析：上下电流逐渐增加说明抽油机无论上行还是下行所承受的载荷都是逐渐增加的，与此同时产液量与产油量也呈现下降趋势，这种现象极有可能是抽油机井管壁结蜡造成的。因为井筒结蜡会使抽油杆摩擦阻力增大。上行时，摩擦阻力增大，也就意味着抽油机载荷增大，从而导致电机负荷增大，电流上升。下行时，摩擦阻力增大抵消了一部分抽油杆的向下重力，因此下行载荷减小，平衡块需要靠电机举升，电机负荷变大，下电流也会升高。
举例：C井，从该井的连续生产数据中看，日产液量、日产油量逐渐下降，含水上升，上下电流也逐渐上升，从数据显示来看该井有结蜡迹象，于09年8月份及時对该井进行了热洗，洗后恢复正常生产。
解决措施：
（1）热洗化蜡，减小抽油杆因结蜡造成的摩擦阻力。
（2）合理定制热洗周期，减少结蜡对生产的影响。
类型III.在杆、管、泵工作正常的情况下，井口日产液量逐渐下降，上电流逐渐上升，下电流逐渐下降，回压上升。
分析：产生此种现象通常是回油管线堵塞或结蜡、结垢。因为地面管线堵塞相当于在回油管线处装了油嘴，限制了流量，液体流动阻力增大。井口回压升高，产液量自然也会下降。但结蜡结垢堵塞地面出油管线是逐渐的过程，电流的数据变化也是逐渐的。因此需要对比一个时期内的电流及其他数据发现问题。
举例：D井，该井从09年6月份以来上电流逐渐上升，下电流逐渐下降，回压上升幅度较大，产液量也呈现下降趋势，经判断该井可能是回油干线由于结蜡、结垢等因素导致干线不畅通所致，于同年11月利用高温高压水对干线进行冲洗，从洗后的各项生产监测数据可以看使该井恢复到正常的生产水平。
解决措施：
（1）如果是杂物堵塞，需要分段查找及时清除。
（2）地面管线结蜡应及时用热水冲洗进行解堵。
（3）地面管线结垢应及时进行酸洗或更换管线。
三、电流数据录取明显不准确的三种情形
1.泵况和电流的变化不统一。泵况恢复正常、产液量增大后电流反而没有相应增加却出现下降。这种情况，电流数据的录取肯定存在问题。
2.抽油井在泵况、液面正常的情况下载荷不可能发生大的变化，所以电流突然上升又降回的情况不可能出现。电流资料中如果出现这种数据，只能是录取的不准确。
3.在泵况正常的情况下，上下电流出现较大的交叉变化，忽而上电流大于下电流，忽而下电流大于上电流。即使在平衡率非常高的情况下，会出现上下电流交叉变化的幅度也很小，因此这是电流数据录取的不准确。
四、结论
电流资料的录取是我们每日都要进行的基本工作之一，通过电流资料的录取和对比查看，能够及时发现抽油机井载荷的变化。通过结合其他生产动态资料能够更准确地进行问题的鉴别分析，及时进行解决措施的制定。从而使大部分问题及故障能在第一时间即问题及故障发生在初期便得到解决，节省了问题加剧后再进行解决的高额维修成本，而使生产尽快得到恢复也降低了因生产中断造成的产量损失。
抽油机井提高系统效率方法探讨 篇7
关键词：抽油机,系统效率,技术管理
应用有杆抽油系统的目的是将地面的电能传递给井下液体, 从而举升井下液体。整个系统工作时, 就是一个能量不断传递和转化的过程, 在每一次传递时都将损失一定的能量。从地面供入系统的能量扣除系统的各种损失以后, 就是系统所给液体的有效能量, 将液体举升至地面的有效做功能量与系统输入能量之比即为抽油机系统效率[1]。公式表达如下:
式中:
η——抽油机系统效率, %;
P水——抽油机有效功率, k W;
P入——抽油机输入功率, k W。
由于能量在转换和传递过程中总会发生不可避免的损失, 在此过程中如果损失的能量小, 则可获得较高的输出能量 (有效功率P水) , 系统效率就会越高, 反之, 系统效率越低。要提高抽油机系统效率, 就要努力减少抽油系统各部分的功率损失。
系统效率与油井本身条件密切相关, 在油井条件一定的情况下, 主要影响因素也是一定的。
1 系统效率影响因素分析
1.1 抽油设备对系统效率的影响
1.1.1 电动机部分功率损失
理论研究表明[2], 抽油机工作时, 当其工作负荷在60%~100%PN范围内时, 电动机损耗约为10%;当负荷变化极大 (特别是当抽油机平衡不良时, 其电动机输出功率可能在-20%PN至120%PN的范围内变化) 时, 电动机损耗可高达30%~40%。为降低电动机的损耗, 应尽量使电动机工作时的平均功率达到电动机额定功率PN的35%以上。
1.1.2 皮带传动部分功率损失
主要是磨擦损失, 一般为2%左右。实验表明, 在我国现有技术条件下联组窄V带是值得推荐使用的传动带。
1.1.3 减速箱部分功率损失
主要是传动过程中的磨擦损失。减速箱中有3副轴承, 一般为滚动轴承, 传动磨擦损失约为3%;另外, 减速箱中还有3对人字齿轮, 齿轮传动时相啮合的齿面间有相对滑动, 磨擦损失约为3%;如果减速箱润滑不良, 损失还会增大, 效率将下降。要提高这部分效率需要保持良好的润滑状态。
1.1.4 四连杆部分功率损失
主要是磨擦损失及驴头钢丝绳变形损失, 一般约为5%;如果润滑不好, 损失还会增大, 效率将下降。
另外, 还有抽油杆功率、抽油泵功率及管柱功率的损失。
1.2 抽汲参数对系统效率的影响
研究与试验表明, 抽汲参数 (冲速n、冲程S、泵径D、下泵深度L以及抽油杆尺寸) 对抽油系统效率 (特别是井下效率) 影响较大。抽汲参数匹配的好与差, 系统效率相差近10%。无论哪一种杆柱, 随着冲程长度的增加、冲速下降, 其能耗也下降;较大的泵径配以合理的冲程、冲速, 也可使其能耗下降, 系统效率提高 (图1) 。
1.3 技术管理对系统效率的影响
国内外的研究表明, 技术管理工作对抽油机系统效率影响较大, 从式 (1) 得知, 在输入功率一定时, 如获得较高的有功功率P水即可获得较高的系统效率, 而
式中:
α——深井泵排量系数, %;
H——有效扬程, m;
Q理——深井泵理论排量, m3/s;
ρ——液体密度, kg/m3;
g——重力加速度, m/s2。
从公式 (2) 可以看出, 抽汲参数一定时, 有效功率受有效扬程与深井泵排量系数的影响, 深井泵排量系数一般与泵型有关, 而有效扬程与日常技术管理密切相关。
从水力模型试验可得, 一般随有效扬程的增加, 系统效率增加, 但二者之间并非线性关系;随着有效扬程的增加, 系统效率增加的趋势逐渐变缓, 直到达到最大。因为当下泵深度一定时, 随有效扬程的增加, 抽油井沉没度逐渐变小, 导致抽油泵的排量系数下降, 使抽油泵产量减小, 进而影响系统效率的提高;所以, 有效扬程并非越高越好, 这就要求必须确定一个合理的举升高度, 采取相应的措施, 使系统效率达到较高水平。
不论是节约能量还是提高经济效益, 都要求有杆抽油系统有较高的系统效率。从测得数据看, 2009年作业区抽油机系统效率只有31.07%, 系统效率偏低, 还有很大潜力可以挖掘;若能将系统效率提高1个百分点, 年可节约电量80.6×104k W·h, 可获得经济效益47.89×104元。
2 剖析原因, 综合治理, 提高抽油机井系统效率[3]
通过以上影响因素分析, 有针对性地采取措施提高系统效率, 见到了一定效果。
2.1 适时调参, 优化参数
根据油井的动态变化情况, 确定合理举升高度。以合理流压为依据, 进行参数优化, 适时调参, 共进行参数调整25口井, 可对比22口井 (调大参数5口井, 调小参数17口井, 其中调小冲程4口井, 调小冲速13口井) , 平均单井日产液由8.8 t增加至9.1 t, 日产油由3.0 t稳定在3.0 t, 日耗电由183 k W·h下降至160 k W·h, 下降了23 k W·h, 平均单井系统效率从调前的16.4%上升到18.7%, 上升了2.3个百分点;其中调大参数5口井, 平均单井日产液由14.3 t增加至15.5 t, 日产油4.3 t稳定在4.4 t, 日耗电由178 k W·h增加至218 k W·h, 增加了40 k W·h, 平均单井系统效率从调前的17.3%上升到19.6%, 上升了2.3个百分点;调小参数17口井, 平均单井日产液由7.1 t稳定在7.3 t, 日产油2.7 t稳定在2.6 t, 日耗电由184 k W·h下降至143k W·h, 下降了41 k W·h, 平均单井系统效率从调前的14.7%上升到17.5%, 上升了2.8个百分点。
2.2 应用低转速电动机及变频调速装置, 降低能耗, 提高效率
2010年3月, 在供液能力低、间抽生产的3口井上安装了低转速电动机。应用前后对比, 平均单井冲速由5 min-1下调至2.1 min-1, 3口井均由间抽生产转为连续生产, 平均单井日产液由0.53 t增加到1.57 t, 增加了1.04 t, 日产油由0.52 t增加到1.53t, 增加了1.01 t, 日耗电由104 k W·h下降到50k W·h, 下降了54 k W·h, 系统效率由2.2%提高到11.6%, 提高了9.4个百分点。截至目前已累计节电2.630 8×104k Wh。
2010年3月, 在2口井上安装了变频装置, 应用前后对比, 油井生产参数合理, 产量增加, 能耗降低, 系统效率效果明显。平均单井日产液由1.6 t增加到2.2 t, 增加了0.6 t, 日产油由1.6 t增加到1.9 t, 增加了0.3 t, 日耗电由103 k W·h下降到44k W·h, 下降了59 k W·h, 系统效率由6.1%提高到18.9%, 提高了12.8个百分点。截至目前已累计节电1.927 7×104k W·h。
2.3 引用EMCO节能模式, 进行稀土永磁电动机改造试验
试验采取滚动方式运行, 第一批改造电动机于2010年9月2日安装运行, 目前已见到较好的节能降耗效果。
14口井平均原装机功率25.3 k W, 目前29.3k W;原正常生产大小载荷55/24 k N, 目前53/25k N;原正常生产上下电流29/25 A, 目前21/16 A。平均单井日产液由11.1 t稳定在11.3 t, 日产油由1.7 t稳定在1.7 t, 平均单井日耗电由179 k W·h下降至122 k W·h, 下降了57 k W·h, 系统效率由19.3%提高至22.3%, 提高了3个百分点。
2.4 优化抽汲参数设计, 提高效率
根据油井生产动态情况, 结合油井施工作业对11口井进行了参数优化设计 (换泵及优化管杆组合) 。
对流压偏高的7口井换大泵, 可对比3口井。平均单井日产液由13.0 t增加至15.7 t, 日产油由3.2 t上升到3.6 t, 日耗电由151 k W·h增加到197k W·h, 系统效率由16.3%提高到20.2%, 提高了3.9个百分点。
对流压偏低的4口井换小泵, 可对比2口井。平均单井日产液由8.8 t下降到6.1 t, 日产油2.4 t下降到1.9 t, 日耗电由287 k W·h减少到215 k W·h, 系统效率由6.1%提高到6.4%, 提高了0.3个百分点。
3 结论及几点建议
(1) 提高系统效率是一项长期、基础、综合的工作, 提高系统效率对节约能耗和提高经济效益有很大好处。
(2) 从以上分析可以看出, 提高系统效率的主要工作是加强管理 (技术管理、生产管理) 。技术管理包括机杆泵的选择、地面抽汲参数的调整、检泵作业、调平衡及各种节能设施的应用;各项生产管理工作的好坏直接影响系统效率的高低, 为此, 要加强基础的管理工作, 从一点一滴做起, 努力提高管理水平及系统效率。
(3) 从目前测得系统效率数据看, 所测得297口井中有120口井系统效率低于10%, 系统效率偏低: (1) 参数匹配不合理, “大马拉小车”现象比较严重, 这部分井均为10型抽油机, 而油井产液量均较低, 日产液小于5 t井98口, 日产液5~10 t井13口, 日产液大于10 t井仅9口;另外, 就电动机而言, 也存在此现象, 120口井中有84口井的负载率低于60%, 使电动机处于轻载运行, 这时电动机部分的损失远远大于10%, 对提高系统效率极为不利, 建议对这部分井有条件换上功率小一级的电动机; (2) 5口井泵况不好, 举升高度小, 导致系统效率低, 目前已作业处理; (3) 部分井因供液能力增加, 原抽汲参数偏小, 举升高度变小, 导致系统效率低, 建议这部分井随作业更换大泵。
(4) 目前对系统效率的测试计算笼统, 未将地面、井下效率分解, 至使整改工作针对性不强, 建议下步计算时采用式 (3) :
式中:
η——抽油机系统效率, %;
P光——抽油机光杆效率, %;
η井下——抽油机井下效率, %;
η地面——抽油机井下效率, %。
P光可由金时测试系统求得, 分别计算出井下效率及地面效率, 了解到各部分效率情况, 有针对性地进行整改。对地面效率低的加强日常管理工作, 对井下效率低的可加强技术管理工作, 达到提高效率的目的。
参考文献
[1]胡博仲.有杆泵井的参数优选和诊断技术[M].北京:石油工业出版社, 1999.
[2]王洪勋.采油工艺原理[M].北京:石油工业出版社1, 989.
抽油机系统效率优化研究 篇8
有杆抽油系统由电动机、抽油机、井口装置、油管柱、抽油杆柱和抽油泵组成。系统效率由地面效率和井下效率两部分组成, 地面的效率损失主要发生在电动机、胶带轮、减速器和四连杆机构中, 井下部分的效率损失主要在盘根盒、抽油杆柱、油管柱和抽油泵中。
1抽油机工作状态和载荷特性对系统效率的影响
抽油机的传动系统从动力端到悬点, 一般经过减速、换向两个阶段, 如果换向机构的输入转速与悬点运动周期的比等于1, 如现在广泛使用的游梁式抽油机, 则减速系统的传动比就较大, 要实现低冲次就较为困难。然而在油藏开发中后期, 二类储量动用程度不断上升, 油稠造成摩擦阻力增大, 稠油井需要低冲次运行来提高泵效和降低能耗, 游梁式抽油机不经过改造和其它配套很难实现低冲次。游梁式抽油机的平衡率对抽油机井的系统效率影响较大, 平衡差的油井能耗大, 系统效率低。同时抽油机平衡状况的好坏, 直接影响抽油机连杆机构、减速箱和电机的效率与寿命, 对抽油杆的工作状况也影响很大。因此, 对于抽油机平衡状况的判断和及时调整, 必须给予重视。在旋转平衡或复合平衡方式的抽油机上, 调整平衡最方便的方法是调节旋转平衡块的平衡半径。实践表明, 通过合理地调整平衡, 每口油井可减少有功功率0.3-1.5Kw, 平均节电0.5Kw, 节电效果显著。同时, 通过理论研究和测试实践, 如果以抽油机的能耗最小作为抽油机平衡最佳的判断标准, 则上、下冲程的峰值扭矩不一定相等, 一般来说每口井都有节电的平衡度最佳点, 一般调在90%为最经济, 通过调平衡可以降低能耗, 是管理出效益最直接的例子。
2、电动机的工作特性对系统效率的影响
电动机是油田抽油机井的主要动力设备, 也是油田主要的耗能设备之一, 机采系统的耗电量最终也体现在电动机耗电上。所以对电机的节能效果的要求越来越高, 因此电动机及其相关改造是提高机采系统效率项目中不可回避的问题。电机负载率是指运行中电动机实际输出功率N2与额定功率的比值。现场中一般用实测电流法计算电机负载率:电机的负载率及功率因数越低, 电动机的效率越低。不能简单的用效率的平均值来计算, 必须用平均轴功率和平均输入功率之比来计算。从中可以得出。在同样负载系数下, 轴功率波动越大, 电动机的效率越低。这就要求驱动抽油机的电动机不仅本身节能, 而且要求其工作特性能够改善抽油机的工作状态。
二、抽油机井系统效率优化
根据抽油机井系统效率优化特点, 建立如图1所示的抽油机井系统效率优化指标体系。
1. 电机负载率电机负载率定义为光杆功率与电机功率的比值。它是衡量电机输出功率与抽油机井有效功率相匹配的指标。电机负载率是一个适中型指标, 并不是越大越好或者越小越好, 而且在评价时也应该考虑不同光杆功率应对照不同的电机负载标准。2.传动部分能损率传动部分能损率是由抽油机的皮带传动、减速箱和四连杆机构的能量传递损耗所构成。分别有测试和计算方法, 它是衡量抽油机地面装置传动部分能源损失的指标, 其值为越小越优型。3, 抽油机平衡率抽油机平衡率定义为抽油机上冲程的电流峰值与下冲程的电流峰值的比值, 它是衡量抽油机在不同冲程过程中的运动平衡程度的指标, 是一个适中型指标, 适中值为1。
4. 抽油杆能损率抽油杆能损率包括抽油杆上下运动时的摩擦损失和弹性变形损失, 它是衡量抽油杆在系统效率中的能耗程度的指标。其值越小越优。5.抽油泵排量系数抽油泵排量系数也称为泵效, 是柱塞有效冲程系数、泵充满系数、泵漏失系数和沉没压力条件下溶气原油的体积系数的综合, 它是衡量泵的有效利用程度指标, 其值是越大越优。6.抽汲参数匹配数抽汲参数匹配数= (冲程×有效扬程) /冲次。它是衡量抽油机井抽汲参数的匹配程度。其值为越大越优。但在抽油机井抽汲参数设计时不应该总是考虑匹配程度极大为最佳, 因为, 如果仅追求极大则可能使产能降低, 失去了根本的意义。在保证产能的前提下多个方案优选时可以使用这一指标来择优。
三、结论与认识
1. 影响抽油机井系统效率的主要因素是泵径、泵挂和平衡率。由于冲程冲次已在最低配备参数下运行, 对系统效率的影响不是很大, 地面设备对系统效率的影响更小, 下步提高抽油井系统效率的方向是降低泵径、上提泵挂协调供采关系, 加强抽油机井标准化管理, 加强抽油机管理是提高系统效率最有效、最经济的途径。2.影响抽油机井系统效率的因素很多, 既有地面的, 又有井下的, 既与日常管理维护有关, 又与技术设备配备有关。单一方面分析系统效率影响因素是片面的, 分析影响因素要综合考虑, 统筹帷握, 才能为下步治理提供更好的依据。3.提高抽油机井系统效率可以给大路沟油田带来巨大的经济效益。若系统效率提高1%, 单井至少可节约3kw.h电能, 系统效率提高一个百分点通过平衡调整就可以实现, 仅此一项一年就可以节约电费24.9万元。
参考文献
[1]SY/T5266-1996机械采油井系统效率测试方法[s]北京:石油工业出版社, 1997.1-8.
[2]SY/T6374-1998机械采油系统经济运行[S]北京:石油工业出版社, 1999.1-4.
抽油机系统节能措施分析 篇9
根据抽油机运行中的能量传递过程, 有杆抽油系统的功率损失可分为6大部分。
1.1 电动机损失
减少电动机损耗的方法:保持电动机在60%~100%额定输出功率条件下运行, 使电动机损耗最少;在购置电动机时应尽可能选用额定效率高、高效区范围宽的电动机;应选用合适功率的电动机, 杜绝“大马拉小车”现象的出现。
1.2 皮带传动损失
皮带传动损失可分为两类:与载荷无关的损失和与载荷有关的损失。目前工程上常用的皮带的传动效率较 高 , 最高可以 达98% , 其传动损 失仅2%。现在抽油机上经常使用的窄V联组带比使用其他类型的皮带, 损失小。
1.3 减速箱损失
减速箱功率损失包括轴承损失和齿轮损耗两部分, 减速箱内有三副轴承和三对人字齿轮, 在润滑良好的条 件下 , 减速箱功 率的总损 失为9% ~10%, 即抽油机减速箱的传动效率约为90%, 这是在润滑良好情况下的数据, 如果减速箱润滑不良, 减速箱的损失将增加, 效率将下降。
1.4 四连杆机构的功率损失
在抽油机四连杆机构中共有三副轴承和一根钢丝绳。四连杆机构的损失主要包括连杆摩擦损失及驴头钢丝绳变形损失。综合考虑轴承与钢丝绳, 抽油机四连杆机构的能量损失约为5%, 即四连杆机构的传动效率约为95%。如果四连杆机构的轴承润滑保养不良, 损失将增加, 效率将下降。
1.5 管、杆功率损失
在抽油过程中, 管柱功率损失有两项:由于油管漏失 (螺纹密封不严或螺纹损坏) 引起的功率损失即容积损失功率;由于原油沿油管流动引起的功率损失即水力损失。在抽油杆与油管间、抽油杆与液体间会产生摩擦造成功率损失。抽油杆与液柱间的摩擦功耗与下泵深度、原油黏度成正比, 与抽油杆运动速度的平方成反比。
1.6 油泵功率损失
抽油泵功率损失包括机械摩擦损失功率、容积损失功率和水力损失功率。主要影响因素以容积损失和水力损失为主, 体现在漏失量及液体流过泵阀时的阻力, 因此, 减少柱塞与衬套之间的漏失, 降低液体入泵时的阻力 (采取掺液降粘、加温等方法) 可以降低该项损失。
2 降耗措施
通过分析优化杆、管组合, 制定合理的工作参数, 以及提高生产管理水平的方式来提高抽油机装置采油的机采效率。
2.1 调整冲速
由于稠油井生产呈周期变化, 因此抽油机井工作参数应根据油井产液情况及时进行调整, 在提高泵的充满程度的同时也减少抽油杆在管内液体中运动时产生的摩擦力。对13口生产井进行了冲速下调, 冲速由原来6 min-1调整为4 min-1, 并对调整前后机采效率的变化进行了跟踪测试, 结果见表1。
从结果对比可知, 调节前后平均输入功率降低了2.433 k W, 平均机采效率提高了3.314%, 降低冲速使抽油机的采油效率有了一定的提高。在短时期内降低冲速, 对油井的日产量有影响, 但从长期看可延长稠油井生产周期, 降低生产成本。
2.2 优化管杆组合, 减少抽油杆的功率损耗
根据油井 的产能情 况和井况 选择合理 的管、杆、泵, 减少抽油机带动额外质量的杆管做上下往复运动的次数。供液充分的油井通过上提泵挂减少冲程带来的损失和抽油杆运行阻力, 降低抽油机负荷, 从而提高系统效率。
现场应用时在满足抽油杆强度的前提下选择较细的抽油杆, 以减少无用功。例如020-175井, 原井载荷为7.25 t, 检泵时进行了管杆优化, 抽油杆净重减少 了0.7 t, 抽油机的 系统效率 由原来的14.28%提高到18.44%。细化抽油杆74井次, 累计见效周期为1145天, 累计节电2.198 4×104k Wh。
2.3 调整抽油机平衡度
抽油机的平衡度是下冲程的最大电流与上冲程的最大电流的比值, 抽油机不平衡会拖动电动机发电, 严重影响电动机的效率。通过跟踪单井不同平衡度下测得的输入功率变化情况, 绘制了7口比较典型的抽油井平衡度-功率曲线 (图2) , 初步认定80%~110%为最佳状态。
平衡度小 于70% 及大于120% 的不同的 油井 , 调节前后平衡度、输入功率、综合效率的跟踪对比情况见图3、图4、图5。
从各项对比数据来看, 抽油机平衡度提高后, 电动机输 入功率减 少了0.6 k W, 机采效率 提高了1.2%。从总体趋势可以看出, 相同井况下抽油机平衡越好, 机采效率越高。
2.4 合理选择抽油机的拖动设备
根据电动机的特性, 选择额定效率高、高效区范围宽的电动机。合理选择电容补偿量, 提高功率因数。这 里采用34/26 k W (6/8级) 调速电动 机 , 通常情况下使用26 k W工作, 较以前的37 k W普通电动机, 改善了工作特性, 减少了“大马拉小车”现象。
2.5 减少地面设备能耗损失
对传动部分进行合理的润滑, 减少地面运动的摩擦损耗。主要措施:
1) 对抽油机进行保养, 按时给各传动轴轴承打黄油, 及时检查更换减速箱齿轮油。
2) 合理调整皮带的松紧度, 防止皮带打滑造成丢转, 避免皮带过紧增加轴的径向力, 从而使轴承产生过大的摩擦阻力。
3) 调整井口盘根的松紧度, 减少对抽油杆的摩擦力。
2.6 减少管、杆摩擦损失
为了减少抽油杆与油管间、抽油杆与液柱间摩擦造成的功率损失, 管理上要求合理提高掺油、掺水的温度, 降低原油黏度。
3 结束语
抽油机系统效率提高途径分析 篇10
1.1 抽油机影响因素研究
(1) 抽油机平衡率对系统效率的影响。
在采油的具体过程中, 将油从地下部分开采上来, 会造成地下油井物性的变化, 也会导致油井结构的变化以及周围地形的变化, 给油井的内部平衡造成不利的影响。但是为了保证油井运作的安全性和采油人员的生命安全, 有必要对油井的抽油系统进行科学的改革和技术更新。因此, 采油系统对现有的抽油机的工作效率进行了调查, 并且及时采取相应的措施, 排除工作效率低下的机器。针对大庆油田的调查数据表明, 当抽油机井内部的平衡率保持在85～95%时, 抽油机的节能性最强, 资源消耗率最低, 实践证明, 在平衡率为80～100%的范围内, 再调整平衡率作用不大。
(2) 抽油机工作时的负载情况影响整个抽油系统的工作效率。
①理论分析:
采油系统工作时的功率可以下面的公式表示:N=Me×n/9549η。
②抽油机减速箱曲柄轴实际最大扭矩计算公式:
M max=1.8×s +0.193×s×F (max-min) 。
根据上述两个计算公式, 我们能够发现一个状况, 即抽油系统的工作效率主要和抽油机的负载率密切相关, 其他因素影响较小, 也就是说, 影响抽油系统工作效率的主要因素是抽油机的负载情况, 只要是处理好负载问题, 就能有效的推演出提高抽油系统工作效率的有效措施。
1.2 电机影响因素研究
(1) 电机经济负载率的确定。
调查数据表明, 我国目前的抽油机系统最合理且经济的负载率为20%。因此选用合适的电机来进行采油生产就很有必要, 确保电机在20%以上的负载率下运行, 不过现场电机运行效率一般均在90%左右。
(2) 光杆功率法计算确定抽油机电机额定功率。
光杆功率可以用以下公式来表示:
P =F (Max- Min) × s×n×1000/60065
采油部门根据上述公式, 对抽油机的电机进行了调节发现, 只有当光杆功率与其负载率相结合, 才能获得最佳的节能效果。
1.3 采油机井的井筒对抽油机工作效率的影响
(1) 沉没度对系统效率的影响及合理沉没度确定。
抽油机的沉没度严重影响着其工作效率。这种影响主要表现在以下两个方面:如果沉没度较小, 就会使抽油机舱的充满度达不到要求, 使得每次抽油的质量减少, 降低其工作效率, 造成资源的浪费;但是如果沉没度过大的话, 会使得抽油机超负荷工作, 对抽油机设备造成压力, 减少其使用的寿命, 增加工作中的能耗, 也不是最有效的方法。因此, 科学的调整抽油机在油面以下的沉没度, 是提高抽油系统工作效率的有效途径。
(2) 生产参数优化对单耗的影响。
利用调查数据, 分析数据有:油井在相似工况生产, 大泵径、长冲程、低冲次运行的吨液百公里耗电低。但相同冲程下, 泵径最大化与冲次最小化定量规律还有待进一步探讨, 需要进一步深层次的做理论分析和现场试验工作。
2 提高抽油机系统工作效率的有效措施
笔者针对影响抽油机系统工作效率的主要因素, 通过相关的资料和数据调查, 结合采油环境的实际, 对如何提高整个采油系统的工作效率提出了一些建议。这些建议从出发点来看, 主要可以分为两个方面:有效地降低整个系统的能量损耗;二是确定最佳且有效的措施, 提高产油量。具体而言, 包括以下几个方面:
(1) 加强抽油机工作环境和工作中的稳定性, 减少无用功造成的能耗。
如果抽油机在工作时不能有效地保持平衡, 为了保证抽油机的稳定性以及正常的工作效率, 抽油机的电动机将会消耗更大的电能维持系统的平衡。因此, 采油部门应该每隔一段时间就要检查一下采油工地中的电流输送情况, 保证电能的平衡, 稳定抽油机工作时良好地平衡率。
(2) 结合抽油机工作的特点, 优化各项影响抽油机运转效率的影响参数。
合理调节油井参数与地层供液协调的参数匹配, 为系统的工作提供良好地工作环境。
(3) 加强对油井情况的监督, 保证系统工作环境的基本平衡。
采油部门应该注意检查生产油田的工作环境, 一旦发现影响系统工作状况的出现, 要及时的予以检泵, 对出现的问题要及时解决。
(4) 开展盘根盒合理扭矩值试验, 减少抽油机耗电量。
应该采用科学的方法, 针对盘根的松紧度以及其扭转状况下电能的消耗情况进行数据对比, 通过实验确证最佳的扭矩值, 合理调试抽油机的各项参数, 减少系统工作时的能耗。
参考文献
[1]陈文恒.抽油机系统效率影响因素分析[J].中国石油和化工标准与质量, 2011, 10 (89) .
[2]李杰传.提高机采井系统效率的理论研究与管理方法[J].内蒙古石油化工, 2005, (12) .
新型长冲程抽油机结构设计 篇11
关键词 长冲程抽油机；结构；设计
中图分类号 TE 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)112-0155-02
目前国内采用的机械采油方法主要是用游梁式深井泵装置进行的深井泵有杆采油。但随着井深和产量的不断增加与开采的复杂条件的经常出现，游梁式抽油机—抽油泵装置的缺点也日益明显暴露出来，主要是：
1）抽油机的冲程受游梁结构的限制，无法加大；2）在生产过程中抽油杆的事故增多，而抽油泵的排量降低；3）抽油机的电动机的配置功率较大，行程受限、功率消耗大；4）抽油机的减速器相当笨重，重量增大。
长冲程抽油机有许多优点，首先，它增加石油产量，这是采油中最经济的问题。采用长冲程低冲次的抽油方式抽油泵实际冲程长度减少的比率较小，提高了抽油泵的充满系数和排量系数，有利于提高采油效率，增加石油产量。第二，提高抽油杆和抽油泵的寿命。由于冲程长，冲次低，可以减少抽油泵磨损，提高抽油泵的使用寿命。第三，排量稳定，动载荷小，事故少。第四，抽油机运转平稳，疲劳应力较小。第五，抽油平衡效果较好。第六，具有较好的技术经济指标，具有较高的适应性。
1 链式长冲程抽油机的结构
链式长冲程抽油机主要由五个系统组成：
1）动力传动系统：包括皮带传动装置、电动机和减速器；2）换向系统：包括主动链轮、从动链轮、链条、导轨和大、小滑块等；3）平衡系统：包括平衡平带、平衡带轮和平衡块；4）机架、底座系统：包括机架、底座等；5）辅助系统：包括踏板、梯子和刹车装置等。
链式长冲程抽油机的结构原理如图1所示。
图1 结构原理图
工作原理是由电动机通过皮带传动，传到减速器。该减速器是一双圆弧齿轮传动的二级反向双输出减速器，以其反向双输出齿轮来驱动两条特殊链条作反向运动，从而带动换向器作往复直线运动。减速器减速后，驱动主动链轮旋转。这样一来，链条就在垂直布置的主动链轮和从动链轮间运转。在链条上设置一个特殊链节，它通过销轴和小滑块连接。带动大滑块。当链条做环形运动时，特殊链节也随着做环形运动。由于导轨的限制，大滑块只能沿着机架轨道作上、下垂直往返运动。在大滑块的下端直接和抽油杆相连接。大滑块的上、下垂直往返运动带动抽油杆运动。而在大滑块的上端与平衡皮带相接。以满足抽油机的平衡。
2 长冲程抽油机总体方案对比
2.1 抽油机总体方案的确定
链式长冲程抽油机的工作原理是由电动机通过皮带传动，传到减速器，经减速器后，驱动主动链轮旋转。这样一来，链条就垂直的不止在主动链轮和从动链轮间运动。在链条上设置一个特殊的链节，它通过销轴和换向器连接，带动换向器运动。当链条做环行运动时，特殊链节也随着做环行运动。由于导轨的限制，换向器只能沿着基架轨道做上、下垂直运动。换向器和抽油杆、平衡皮带相接，以满足抽油机的平衡。
2.2 抽油机的方案对比
方案一、采用换向器上端和抽油杆柱相连接，下端和平衡平带相连接。这种结构抽油杆柱通过经过上带轮和换向器上端相连接，平衡重通过上、下带轮和换向器的下端相连接，抽油机机架的一端是抽油杆柱，另一端则是平衡重块。如图2所示。
图2 方案一原理图
方案二、采用换向器的上端和平衡平带相连接，下端直接和抽油杆柱相连接。使平衡重块通过对称的带轮同换向器相连接，平衡重块分别处于机架的两端。如图3所示。
2.3 方案对比
方案一：抽油杆柱在机架的外面，这种结构对油井的维护较为方便，但是由于抽油杆柱通过平衡带和换向器相连接，使抽油杆的纵向活动较大，由于抽油杆的纵向活动将影响油井和抽油泵，使其耐用性降低，而且，由于在上、下抽油杆受力相差很大，与平衡力相差更大，使得机架的整体受力不对称影响整个机器的运行。
方案二：抽油杆柱直接和换向器底部 不便于对油井的维护，但是它采用了平衡对称的形式，使整个机架受力处于对称，而且抽油杆柱直接和换向器相连，换向器一直在对称导轨间做往复直线运动，运动的偏差很小，对油井和抽油泵都比较有利。
结论：通过对两方案的分析和对比，侧重对维修机井的考虑，采用方案一较为合理。
图3 方案二原理图
3 悬点载荷计算
抽油机在不同的抽汲参数下工作时，悬点所承受的载荷是设计抽油机和分析设备工作状况的重要依据。为此，设计抽油机必须先计算悬点的载荷。但由于计算过程太多，这里就不一一赘述了。
4 抽油机平衡重的计算
抽油机之所以不平衡，是因为上、下冲程中悬点载荷不同，而造成电动机在上、下冲程中所做的功不相等。要使抽油机在平衡条件下运转，就应使电动机在上、下冲程中都做正功；在下冲程中把能量储存起来；在下冲程中利用储存的能量来帮助电动机做功。
因此，抽油机的平衡条件是在一个抽油循环中，重物在下冲程中储存的能量或上冲程中帮助电动机所做的功，在这里本抽油机的平衡重就相当于抽油杆柱的重量：
Wp =Wr
5 换向器的选择
链条抽油机的换向器冲击不仅对井下机具产生不利影响，对链条抽油机本身的影响更大。冲击造成机件的损坏的过程缓慢而渐进，达到一定程度可导致链条断脱，特殊链节失效、链轮轴 滚肩等事故。可见，换向冲击是引发链条抽油机事故的隐患。结构如图4所示。
6 换向冲击发生的机理
链条抽油机的换向冲击主要表现在链条特殊链节的非均匀速运动。链条等传动件联结宋朝可导致换向冲击。由于链条能“拉”不能“推”，在特殊连接绕过下链轮后，前面的链条处于松弛状态，虽然下链轮未停止转动，但特殊链节必须等前面的链条张紧后才能继续往前运动。这一瞬间便产生了换向冲击。传动件联结松弛，主要是指链条松弛、链轮与肩联结松弛。联轴器周向联结松弛及减速器齿侧间隙过大等。根据链条抽油机换向区段扭矩的变化规律，换向扭矩为两头大中间小的圆滑过度。在进入换向区段前正常工作扭矩使受挤压的传动件产生弹性势能，换向扭矩减小，弹性势能释放，把正在均匀转动的链轮向前加速推进一个角度，个传动件的联结部位产生松弛间隙，随后减速器轴无载荷空转。此时链轮旋转暂停，传动件联结部位松弛间隙全部消失后，链轮轴带动链轮继续转动，此时转动扭矩跳跃式增大，产生换向冲击，传动件联结松弛的程度愈大，链条抽油机产生换向冲击的程度愈大。
7 预防措施
预防链条松弛主要从降低链条、链轮的磨损速度，提高链轮轴支撑刚度和改善链条张紧操作上采取措施。
图4 结构示意图
降低链条和链轮的磨损速度，除了采用高质量链条，提高链轮加工精度和工作面硬度外，还应提高链轮轴安装平行度和对正度，否则就会导致链条和链轮偏磨，磨损速度加快。
提高链轮轴支撑刚度，可避免链轮链条偏磨和链轮中心距缩小而导致的链轮松弛。下链轮的安装方式有三种：第一种是链轮轴的两个支点均作用在机架壁上。第二种是链轮直接安装在减速器输出轴上；第三种是链轮轴的一个支点作用在在机架壁上，另一支点的支撑刚度取决于机架壁的抗弯曲刚度，通过对壳体的实际测量估算，换向过程中链轮的上下活动量是2～4mm。第二种的支撑刚度取决于减速器底座的刚度。比第一种刚度好。两种都属于跨度较小 的支撑。第一种是一个链轮座大小的跨度，第二种是减速器壳体窄面尺寸的跨度。与前两种相比，第三种链轮轴的支撑跨度大得多，支撑效果也好。换向过程中链轮的上下活动量不超过0.5mm。第三种安装方式还有以下优点；由于支撑跨度大，轴承的受力比第一种小2/3；与第二种相比不必采用特制的减速器。而且在链条机发生失载事故时，不会破坏减速器。
8 经济分析
本设计的链式长冲程抽油机是在游梁式抽油机的基础上用链条直接牵引代替“曲柄-连杆机构”，专门用于油井的中、后期的开采。产品的设计目的在于以最低的成本可靠的实现产品的必要的功能，以达到用户满意，增加制造企业和用户的经济效益，将价值工程运用到链式抽油机的设计当中，从分析产品的功能出发，在保证功能的前提下降低产品的成本，进行功能与成本的比较，从而判断产品的价值，使链式长冲程抽油机性价比更高。
由于该链式长冲程抽油机专门用于油井的开采过程中，工作环境较差。在设计中摒弃了普通机械的设计形式，尽最大可能的简化机构，提高其的耐用性，降低成本。
本设计主要采取的降低成本的措施有：
1）在保证机械性能，强度与要求前提下，尽量用碳素钢代替合金钢，降低成本；外框采用工字钢焊接而成。平衡重块采用普通钢板；2）根据专门使用要求，简化抽油机结构；3）尽量采用可以互换的零部件，如减速器中支撑传动齿轮的轴承采用标准件，使其可以互换，降低产品制造的成本，以便可以进行直接选用。
在市场前景广阔和成本减低的措施下，本设计可以达到预期的目的，链式长冲程抽油机具有很大的开发价值。
作者简介
抽油系统 篇12
关键词：抽油机,系统效率,参数优化,节能措施
有杆泵抽油系统的目的是将地面的电能转化为井下液体的能量, 使井下液体流到地面。整个系统工作时, 就是一个能量不断传递和转化的过程, 每一次能量的传递和转化都存在着能量的损失, 抽油机井从地面设备供入系统的能量扣除系统的各种损失以后, 就是系统所给液体的有效能量, 这一将液体举升到地面的有效做功能量与系统输入能量之比值, 称为抽油机井的系统效率。降低每一传递过程中的能量损失, 也就提高了系统效率。
1 影响抽油机系统效率的主要因素
系统效率是衡量抽油机井能耗的重要指标, 系统其他参数还包括日产液量、动液面深度、油压、套压和耗电量 (电流、电压、有效功率) 等[1]。
抽油机系统效率受多方面因素的影响, 包括地面系统和井下系统两部分, 地面系统包括抽油机、电动机、冲程、冲速、平衡度、皮带、减速箱、四连杆、井口油压、套压、盘根的影响, 井下系统包括管、杆 (直径、长度) 、泵深、沉没度、摩阻、抽油泵、原油黏度、气体、结蜡、地层供液的影响。
1.1 抽油机的影响
在技术上常规型抽油机能耗高于节能抽油机, 对能耗高的常规抽油机进行技术改造, 是降低抽油机能耗的一个重要方法。在管理上加强抽油机的维护保养工作, 抽油机状况越好, 能耗将越低, 系统效率越高。
1.2 电动机的影响
受抽油机工作性质的影响, 电动机负荷变化极大, 油井产能的不同, 油田中电动机功率不同。当电动机在额定负荷或额定负荷附近运行, 则电动机属于节能经济运行。但多数抽油机 (尤其是常规游梁式抽油机) 在工作过程中, 为满足启动或最大功率点的要求, 其电动机的平均输出功率与输出功率之比通常为0.3~0.4, 有的更低。因此在大多数时间里电动机处于轻载运行, 即所谓“大马拉小车”的情况, 其效率因数都很低, 这就造成较大的能量损失。合理匹配电动机可以很好地提高系统效率。目前现场应用的高转差电动机、永磁电动机、双功率电动机等节能电动机节电效果都较好。
1.3 油层供液能力与抽油参数的影响
根据油层供液能力选择合理的抽汲参数, 保证油井在合理举升高度、高产量下生产, 系统效率较高。如果出现供大于采时, 导致产液量相对偏低、举升高度相对偏小, 系统效率较低;当采大于供时, 尽管有较高的产液量, 一但出现供液不足时, 产量偏低, 举升高度大, 能耗损失大, 系统效率也会较低。
1.4 泵况的影响
泵况的好坏决定了油井产量和举升高度。抽汲参数合理情况下, 泵况好, 产量高, 举升高度合理, 系统效率高。
1.5 原油物性的影响
原油组分中, 如果重质含量 (胶质、沥青质和蜡质) 越高, 举升液体过程中需要克服的摩擦阻力越大, 电动机所消耗的能量也就越大。在相同条件下, 这种井的系统效率相对较低。
2 日常管理对抽油机井系统效率的影响
提高抽油机井系统效率从硬件上来说, 可以投入节能设备, 如节能抽油机、节能电动机、节能电控箱等。在此我们只谈在不投入节能设备的情况下, 在现有设备生产情况下通过加强日常管理提高抽油机井系统效率, 降低能耗。
2.1 加强抽油机维护保养
2.1.1 加强“五率”管理工作
抽油机“五率”是指紧固、润滑、对中、平衡、水平。加强抽油机各连接部位的紧固, 各运动部位的润滑, 井口对中, 抽油机水平达到要求, 可以减少能耗损失, 对提高系统效率有好处。特别是平衡率状况对系统效率有一定的影响, 平衡状况好 (平衡率85%~100%) , 电动机负载均匀, 减少能耗损失, 系统效率高。1—7月共调平衡221井次, 对比153井次, 在产量和举升高度基本不变的情况下, 调平衡前后对比平均有功功率下降0.72 k Wh, 系统效率提高1.34个百分点, 吨液百米耗电下降0.13 k Wh, 详见表1。
2.1.2 合理调整盘根皮带松紧度
目前抽油机均使用窄V联组带, 这种带传动动力大, 摩擦损失小, 滑差率小, 丢转少, 传动效率最高达98%, 并且带轮直径和宽度都明显减小。经现场实测, 使用这种传动带比使用普通三角带平均可节电2.5%。加强传动皮带的日常检查, 保证皮带张紧度适中, 及时调整和更换影响传动的皮带, 以提高皮带的传动效率。6口井皮带松紧度试验结果见表2。
从皮带能耗变化试验数据上看, 由紧到松变化有功也是下降的, 最紧到最松有功平均相差0.67k W, 有功功率最低点不在最松处。
在抽油机井皮带最松与最紧之间有最佳功率值, 现场可以在最松的情况下再紧0.6~1.2 cm, 能够达到能耗最低。
盘根盒部分的损失主要是摩擦损失, 该项损失与抽油机的安装情况、光杆的表面加工质量、盘根的松紧和密封材料有密切关系。光杆和盘根一定的条件下, 合理调整盘根的松紧度能减小摩擦力和功率损耗, 提高系统效率。10口井的试验效果见表3。
从电流变化情况看, 调整盘根松紧对电流的影响不大, 随着盘根由松到紧或由紧到松试验可看出, 最松到最紧上下电流均上升1~2 A。
从有功功率上看, 随着盘根由松到紧变化有功功率是上升的, 最松到最紧有功功率平均上升0.52k W, 上升3.7个百分点, 平均日节电12.48 k Wh。
2.2 合理匹配电动机
电动机匹配是否合理直接影响系统效率。对电动机利用率低于30%井以下的18口井进行了对比, 装机功率由47.5 k W下降到31.5 k W, 下降了16k W;有功功率由11.2 k W下降到9.07 k W, 下降了2.13 k W;平均系统效率由34.69%上升到35.48%, 上升了0.79个百分点;平均吨液百米耗电下降了0.04 k Wh, 日节电51.2 k Wh。
2.3 优化抽油机工作参数
在参数调整上, 抽油机井遵循长冲程、慢冲速的原则, 以地质开发需要为前提, 每月根据油井变化情况及时协调好注采关系, 合理调整工作参数。在满足现有技术装备 (抽油机与电动机) 工作能力以及满足油井配产要求的前提下, 合理选择抽汲参数 (冲程、冲速、泵径) 、下泵深度与抽油杆柱尺寸, 以达到能耗小、效率高的目的。
对油层供液能力差的井实施换小泵、下调参和间抽的模式。对供液能力强的井实施换大泵、上调参的模式。抽油机采油系统抽汲参数的优化设计就是通过合理优化机采井参数, 确保机、杆泵平稳运行, 抽汲参数合理, 提高运行效率, 降低能耗。由于抽油机井上调参、换大泵后产量上升, 有功功率消耗大, 在此只分析抽汲参数下调井能耗变化情况。
2012年1—8月份泵径大换小11口井, 在7口井前后日产液、举升高度基本不变的情况下, 有功功率下降1.75 k W, 系统效率提高了5.36个百分点。下调冲程11口井, 对比10口井, 在前后日产液、举升高度变化不大的情况下, 有功功率下降1.65 k W, 系统效率提高了2.31个百分点。下调冲速53口井, 对比47口井, 在前后日产液、举升高度变化不大的情况下, 有功功率下降3.9 k W, 系统效率提高了1.7个百分点 (表4) 。
2.4 加强泵况管理, 降低无效耗能
泵况管理做到“三及时”, 即及时发现、及时汇报、及时处理和出措施方案, 保证异常井及时得到恢复, 降低无效耗能。对于断脱井经证实处理无效后, 停机待处理, 正常后方可启机, 减少不必要的能耗。
3 结论
1) 注重日常管理及保养工作;定期检查传动装置, 传动皮带要松紧适中, 随时处理减速箱漏油, 定期更换减速箱内机油, 以减少地面传动部分的能耗。
2) 及时调整抽油机的平衡, 保持抽油机合适的平衡度。
3) 经常调整皮带、光杆盘根盒使其松紧适度;定期调整设备, 使悬绳器、光杆与井口对中, 减少光杆与盘根和抽油杆与油管的摩擦耗能。
4) 根据井况的变化, 及时优选抽汲参数, 确保抽油机采油系统工作在最优抽汲参数下。
5) 找到主要影响因素后, 根据现场实际情况, 制定可行性的优化设计方案, 必须具有可操作性。
6) 加强管理, 保证抽油机泵况良好。
7) 对于油气比高的油井应采取适当加大泵的沉没度, 加装油气分离器和定期放套管气等措施, 以提高泵的充满系数。
参考文献