油田抽油机（共9篇）
油田抽油机 篇1
在石油开发的过程中, 将石油开采出来的方式有两种。一种是利用石油自身的压力从油井里面自动喷射到地面上叫做自喷采油。另一种就是使用动力将油井里的石油抽取到地面上来的方式称之为机械采油。目前我国的石油开采经过了几十年的发展, 多数的油田已经不能自喷采油了, 大部分采用抽油机向外抽油的采油方式。但是我国在利用抽油机作业时存在众多的问题, 致使抽油机的工作效率远远低于国外的作业水平。因此, 我们有必要对这些问题进行分析与研讨, 以提高抽油机的效率。为节省能源和降低能耗支持可持续战略的发展做出努力。
1 关于抽油机能量损失的分析与探讨
抽油机的能量损失是指抽油机在完好工作状态时的损耗与实际损耗之间的差距比例。一般影响抽油机能量损失的有两大因素, 即可避免损失与不可避免的损失。可以避免的损失我们称之为人为的损失, 不可避免的损失我们称之为自燃损失。众所周知, 能量守恒定律只有在真空的状态下才有可能实现, 抽油机的工作会牵涉到各种各样的摩擦力, 比如说石油与抽油机管道产生的摩擦损耗、抽油机的联动装置之间的摩擦损耗等等。这些损耗往往有其不可避免的原因所在, 但是我们在操作的过程中可以合理的降低这些损耗。这也是我们研究的主要方向和重点内容。下面我们就主要来探讨一下抽油机的能量损失原因。
1.1 变速箱的损失
变速箱是抽油机的动力装置, 这个动力装置可以是机械动力也可以是电力动力。无论选择那种动力都不能避免因为热损耗和摩擦损耗带来的能量损失。对于这种损失我们统称为变速箱损失。变速箱损失主要体现在两个方面, 正常的热损失和摩擦损失人力不能够避免, 但是由于发动机的操作不当或者是年久失修以及维护不当引起的损失我们完全可以避免。主要的做法就是对变速箱进行状态检修的方式, 即定期关注发动机的工作状态对其存在的故障以及潜在故障进行控制与管理, 使变速箱能够长期的处于良好运行的状态。自然而然的能量损失就可以得到很好的控制。
1.2联动装置和其他附件造成的能量损失
电动机与抽油设备之间的联动装置以及油泵头、输油管等等其他附件的能量损失也主要来自于两大方面。即正常的摩擦损失及非正常工作状态下的能量损失也可以称之为工作效率低引起的能量损失。具体的包括以下几个方面:
1.1.1 传动部件上的能量损失
主要体现为摩擦损失、或者是皮带损失。因为不同的皮带在摩擦力上有着大小不同的表现。
1.1.2 减速箱损失
主要是摩擦损失, 或者说是由于磨损严重致使的能量损失。
1.1.3 四连杆装置损失
主要是轴承摩擦损失或者是钢丝绳变形带来的能量损失。
1.1.4 抽油泵能量损失
抽油泵能量损失主要体现在机械损失, 水力损失等几个方面。
1.1.5 推油杆的能量损失
主要体现为磨损导致的能量损失或者是变形导致的摩擦力加大带来的能量损失。
2 关于抽油机节能的一些措施的分析与探讨
通过研究与探索了抽油机发生能量损失的原因与状况, 我们就针对性的制定一些有效的措施。以便于可以更好提高抽油机的工作状态达到节能的目的。主要的措施和方法体现在以下几个方面:
2.1 采用节能型的抽油机
抽油机的发展过程也是随着人们对于它的要求日益提高来进步的, 目前石油开采中经常使用的节能抽油机主要有:直线电机式抽油机, 前置式的抽油机、双驴头抽油机以及渐开线抽油机等等。
(1) 直线电机式抽油机, 是直接将电能转成往复冲程的加压抽油动力, 减少了动能到机械能的转化过程。从而减少了自然摩擦的消耗, 从根本上降低了能量的消耗。
(2) 前置式抽油机缩短了联动装置以及轴承和传送带的距离, 从根本上降低的摩擦力提高了抽油机的工作效率。
(3) 双驴头抽油机是基于之前采用的抽油机进行的改良, 在工作效率和使用功能上都有很大程度的提高。
(4) 渐开线抽油机主要是通过改良轴承的扭矩, 是指趋向于省力的一面。降低了扭矩的自然损耗, 从而提高了抽油机节能能力。
2.2 抽油机的节能电力控制
由于目前的石油开采多采用水加压的方式使石油能够进入到油井, 然后再通过抽油机作业将其引入到地表。由于石油导入油井有一个是奖赏的差距或者是量上的差异, 并不能满足抽油机的全力工作需求。经常性的会导致空抽或者是入不敷出的现象发生。针对于这种不必要的能量损失, 我们主要采取以下几种节能方法来实施控制与管理。
2.2.1 安装自动间歇性的抽油机继电控制器
这种装置是针对空抽现象专门设置的, 其工作的原理是通过对井底石油的压力状况来控制抽油机的工作状态。在井底石油供应量好、量比较大时抽油机将快速的运转以最快速度抽取石油。当井底石油量小、供应慢时则小功率的运行不至于抽空现象的发生。这种装置可以很好的实现节能的目的, 但是安装的费用比较大。
2.2.2 变频调速节能
变频调速节能是由于很多油井的渗透能力达不到抽油机的容量, 但是抽油机又不能间歇性作业的石油开采工程, 就需要通过变频降低抽油机电机转速来降低动力能耗。现代低压变频设备已经是非常成熟的产品了, 这就为抽油机的变频调速提供了大大的可能。变频调速的优点主要体现在: (1) 大大节省了抽油的电力消耗。 (2) 可以为油田的石油开采增加产量。由于变频控制是根据是有的渗透能力来进行抽取作业的, 因此能够达到抽取的最前状态。普遍的会增产百分之一到百分之四。
3 总结
本文主要通过分析抽油机的能量损失原因, 来针对性的制定了一些关于抽油机节能的措施与建议。旨在与同行业人士进行交流与学习, 同时也希望有更多的从业人士参与到这项工作的研究中来。为了石油开采的低能耗发展和国家的可持续发展战略做出应有的努力与奉献。
摘要：世界能源危机与能源价格的不断上涨是世界各国都重点关注的问题。作为不可再生的资源, 用开源来解决能源匮乏问题显然是治标不治本的方法。因此, 加强能源开发与使用中的节流或者说是节能才是目前切实可行的好办法。加强开发中的节能问题需要我们从能源开发的每一个环节进行着手, 油田抽油机作为石油开发中的大型设备。其节能问题是需要我们重点关注的一个环节。我们主要从抽油机损失的原因和节能措施两方面来探讨抽油田抽油机节能问题。
关键词：抽油机,节能,原因,措施,探究
参考文献
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[2]李敏, 崔爱玉, 宁刚, 史浩.抽油机节能技术的探讨[J].油气田地面工程.2002 (04)
[3]薄保中, 苏彦民.抽油机电机的调压节能[J].油气田地面工程.2000 (06)
[4]王越.浅谈节能技术在抽油机井上的应用[J].中国石油和化工标准与质量.2011 (08)
油田抽油机 篇2
中国石油新闻中心[ 2009-08-28 13:43 ]
走进大庆这座闻名中外的“绿色油化之都、天然百湖之城、北国温泉之乡”，首先映入眼帘就是油田上一排排的抽油机。看，它们挺起钢铁的脊梁、挥动着如椽的巨笔，仿佛在继写着石油工人惊天地、泣鬼神的英雄业绩；听，它们弹奏着起伏的琴键，正以火热的激情、钢铁的喧啸，创作着动人的诗歌、故事和传说！
形象篇——服务百年油田，追求卓越价值
大庆油田装备制造集团抽油机制造分公司总部，座落于大庆市萨尔图区王家围子工业园区，南与大庆职业学院为邻；北和大庆萨尔图飞机场及大庆著名旅游圣地黑鱼湖相望；东与大庆警官学校和大庆萨北通信站毗邻；西接水草丰茂、鹤舞鸥翔的大庆五湖新区之一的萨北湖。厂房占地面积95000平方米；公司拥有固定资产原值2.48亿元,净值1.26万元；公司机关设综合办公室、财务经营科、生产科、技术监督科、研究所等8个部室，下设国际总装厂、国内总装厂、减速器制造厂、配件厂、乘风总装厂、乘风配件厂、乘风铆焊厂和市场开发服务部等8个基层单位；现有职工1988人,其中工程技术人员65人，有大庆油田抽油机设计技术专家1人；有高级工程师21人，工程师31；有焊接成型技师、高级技师、机械加工技师等专家53人；拥有各类机械加工、焊接、热处理、起重等设备1108台套。
为了扩大生产能力、提高产品质量，企业从1990年开始，先后购置了镗铣加工中心，数控车床、镗床、铣床、2米卧车、滚齿机、3.4米立车、8米落地镗铣床、6米龙门刨、9米珩磨机、数控液压折弯机以及抛丸装置、喷漆装置、6米数控火焰切割机等43套件先进设备，装备能力，在国内同行业中居领先水平。
如今，公司已发展成为一个设备精良、工艺先进、质量稳定、系列产品众多、检测手段完备、技术力量雄厚的大型国有企业和全国机械制造行业的骨干企业，成为中国石油天然气集团公司和亚洲规模最大的抽油机生产基地。
历史篇——发扬会战传统，挺起发展脊梁
抽油机分公司组建的时间虽然不长，但是，其前身却有着同大庆油田一同诞生、共同成长的光荣历史。
为确保大庆石油会战，60年代初，油田便成立了石油机械修理厂。当初的机厂人，脚踏荒原、风餐露宿、不畏艰险，身背三袋(工具袋、配件袋、干粮袋)上前线，为钻井一线送配件、修钻机，被钻井工人誉为“油田保姆”。
到70年代，机厂人以“机床对井口”，跟踪为钻井生产一线服务，在大庆油田的开发建设史上写下了光辉的篇章！
最叫人难忘的是1987年。这一年，企业根据大庆油田经过27年的开采、自喷井逐年递
减的现实，开始了石油机械采油设备的开发和研制。在厂房狭窄、设备短缺、技术力量不足的困难条件下，机厂人发扬“有条件要上，没有条件创作条件也要上”的创业精神，经过刻苦攻关，顽强奋战，完成了50台(套)抽油机的开发研制，填扑了大庆油田不能生产抽油机的历史空白。
1989年，企业组建了抽油机制造分厂，并调集精兵强将，开展了515台抽油机生产大会战。为大庆油田初步实现机械化采油打下了基础。
到1998年，企业年产抽油机已达2050台，创出了集团组建以前历年抽油机制造最高记录。
进入新的世纪以来，企业紧紧围绕油田产能建设、确保稳产和建设“百年油田”为目标，做大、做强、做精抽油机产品品牌，在市场经济的大潮中奋力博击，凭着克服困难、谋求发展的勇气和搞好二次创业的必胜信心，在激烈的市场竞争中站稳了脚跟。
2003年底集团组建后，抽油机产量再创历史新高。
为了满足国际市场需要，公司于2008年开展了渐开线减速器抽油机的研制工作，在较短时间内完成了114和320两种渐开线减速器的图纸设计，进入了样机制造阶段。912和1280大型抽油机已成为集团进军北美市场的主打机型。
改革篇——创新思维方式，聚集发展力量
随着市场经济的迅猛发展，行业竞争的日趋激烈，企业的改革步伐也在不断加快。
从艰难的起步到迈开跨越式的步伐，抽油机的发展经历了三个重要阶段：
1987年—1990年，是抽油机发展的起步阶段。
1987—1990这四年，是企业从计划经济向市场经济融入的重大转折时期。
面对市场疲软、资金短缺、原材料涨价等重重困难，企业在抓好深化企业内部改革的同时，根据油田产能建设的需要，给抽油机分厂购进了先进设备，扩大了厂房面积和生产规模。这一时期，企业累计生产抽油机1455台，抽油机生产初具规模。
1990年—1998年，是抽油机的第二个发展阶段。
这一时期，中国的石油企业都相继开展了轰轰烈烈的“三项制度”改革。面对水、电、钢材涨价的严峻形势(仅钢材涨价一项，工厂每年就要亏损1921万元)，厂党委带领职工，发扬铁人精神，千方百计打好抽油机上产之仗！到1998年，企业合计年产抽油机2050台，创出了集团组建以前抽油机生产最高记录。这八年，累计生产抽油机9301台。抽油机产品已日臻成熟，并由单一品种发展到20多种机型。
1998年—2008年，是抽油机发展的跨越阶段。
这一时期，企业面临着管理局与油公司分开分立后，历史包袱沉重和市场竞争激烈等困难。尤其是2000年，工厂几千名职工有偿解除劳动合同后，企业出现了人才短缺、技术力量不足的矛盾。虽然，工厂的经济形势不容乐观，但是，干部工人凭着克服困难、谋求发展的勇气和百折不挠、负重奋进的开拓精神，终于使生产经营走出了低谷。历经风雨见到了彩虹！
2003年底，大庆油田装备制造集团组建后，组建了抽油机制造分公司。分公司组建四年来，从重组整合到规范运作，再由做大做强到做精做专，四年迈出了四大步！抽油机产量创出了历史新高。2005年年产抽油机1807台；2006年，年产抽油机4408台，(自制减速器1188台，)是集团组建前1998年抽油机(减速器)年产量的2倍； 2002年，企业仅出口抽油机4台；到2008年，出口已达1425台，年产抽油机超过4000多台。2008年，大庆油田在分开分立八年后，又重新整合为一个整体。在这一时期，公司坚持用“稳定发展，整体协调与和谐发展”的理念教育职工，使队伍保持了奋发有为，积极向上的精神风貌，为培养“铁人式”团队，打造品牌产品及核心技术奠定了坚实的基础。发展篇——推进科学管理，加速发展步伐
从蹒跚起步的丑小鸭，到博击风云的天鹅，抽油机分公司的成长、壮大，在大庆装备制造的发展史上写下了闪光的一页。
由于推进了科学管理，加快了发展速度，使研发能力走在了国内石油机械制造领域的先进行列。
为了提高抽油机产品的开发研制水平，企业从美国引进了先进的计算机和软件，建立了CAD计算机辅助设计工作站，实现了两维平面和三维立体图型设计。
抽油机产品经过20多年的发展，已具有年产6000台以上的能力。适于国内油田应用的常规、偏置、双驴头、调径变矩、下偏杠铃、摆杆式游梁抽油机及渐开线、摩擦式、偏轮、液压、直线电机等节能型抽油机，共11大类76个品种；采用API标准开发的适用于国外油田用户的B系列、C系列抽油机118种；适于油田中后期开发的大传动比减速器、低冲次抽油机13种。其中，双驴头、渐开线等8种节能型抽油机与常规型游梁式抽油机相比，节能效果达20%～50%以上；能够满足各种用户需求，并可根据用户特殊要求进行设计；具有性能可靠、结构简单、操作维修方便等特点，技术指标符合SY/T 5044《游梁式抽油机》行业标准和API《抽油机规范》要求。
质量监督检测能力居国内石油机械行业领先水平。
为不断强化抽油机检测能力建设，企业先后从日本、美国、意大利等国引进了万能材料试验机、显微硬度计、发射光谱仪、碳硫分析仪、三座标测量机、金相图谱仪等先进检测仪器355台。集团质量监督检验站，被国家授予一级计量单位，能够对石油机械产品和低压电器等94项的各项技术指标进行检测，是中国石油天然气集团公司石油工业机械产品质量监督检验站和黑龙江省石油机械产品质量监督检验站。
(资质)公司坚持“科技创新、质量第一、持续改进，为顾客提供更满意的产品和服务”的质量方针，不断完善产品开发和质量管理体系。
2001年，抽油机产品通过了美国石油学会的API认证，获得了进入国际市场的通行证。
2003年，抽油机产品获大庆市名牌产品称号。同年，抽油机产品又获黑龙江省名牌产品称号。
2004年，在集团重新建立的质量管理体系中，抽油机产品通过了ISO9000认证审核。
营销业绩硕果累累。
公司以“为用户提供最好的服务，为企业创造最佳的效益”为核心经营价值观，实施了“依托油田市场求生存，开发外部市场谋发展，进军国际市场，拓展更大的生存发展空间”的营销战略。从最初的单纯销售，发展到了今天的科研营销、生产、售后服务一条龙作业的模式，市场营销业绩结出了累累硕果。
在国内市场，抽油机产品已覆盖大庆、辽河、吉林、胜利、大港、新疆、滇黔桂、延长、长庆、中原等油田。
为了构建辐射国内市场的营销网络，公司分别在吉林、辽河、延安、海拉尔等地建立了工作站和办事处，把市场营销的窗口前移，缩短了与用户之间的距离。
抽油机产品售后服务站作出了：“三百六十五天运转，二十四小时服务，树立企业第一窗口形象”的承诺。他们进一步健全了售后服务数据库，由“事后跟踪型服务”向“事前提示维修服务”转变，由单一产品服务向服务、维护、咨询一体化方向转变。
销售人员通过深入大庆、吉林、海拉尔、延长和印度尼西亚、外蒙等国内外油田进行服务，解决用户在抽油机安装、使用中遇到的难题，受到了海内外客商的一致好评。
在国际市场上，公司生产的抽油机产品，已远销美国、加拿大、哈萨克斯坦、阿尔及利亚、印度、泰国、印度尼西亚、澳大利亚、苏丹等14个国家，产品已在亚洲、非洲、北美洲、南美洲等世界各地打开了市场；如今的抽油制造分公司，已被中国石油天然气集团公司定为：中油集团抽油机及减速器的生产基地。
观念篇——树立科学观念，描绘发展蓝图
石油，是共和国这台机械运行的血脉；石油企业，承载着维护国家石油供给安全的历史使命。
抽油机制造分公司的党政领导，面对新的形势和任务，以大庆油田“解放思想，谋求发展”的总体规划为方向，树立了“维稳创安，构建和谐，服务百年油田，追求卓越价值”的观念。
在企业文化建设上，公司广大职工将继续贯彻“责任、奉献、创新、稳健、和谐”的核
心理念，使之成为统一思想，团结力量，凝聚人心，催人奋进的公司灵魂；同时，以CNPC“诚信、创新、业绩、安全、和谐”的理念为指导，遵循“为市场提供最好服务，为企业创造最佳效益”的企业核心经营价值观，以“创新自我、追求卓越”的雄心，坚持“三老四严”，做到“五项要求”：即“人人技术过得硬，项项工作质量全优，事事做到标准化，处处厉行勤俭节约，时时注意精神文明”，使大庆精神、铁人精神和会战传统得到了发扬光大。
公司确立了“做强、做精抽油机产品，服务百年油田，开拓国际市场，把企业建设成国际一流的抽油机生产基地”的发展目标。为把这一宏伟的蓝图变为现实，分公司干部工人决心发扬“爱国、创业、求实、奉献”的大庆精神和铁人精神，用敢于创新，奋勇拼搏，开拓进取的精神，为企业腾飞、油田稳产和祖国的繁荣再做新的贡献！
油田抽油机 篇3
大庆油田有限责任公司第四采油厂第三油矿 黑龙江省大庆市 163000
摘要：在油田采油中应用节能保护器具有提高变压器容量、降低线路损耗及提高负载率等作用，其主要采用补偿技术及电机断相等，使抽油机电机效率提高并降低能耗。本文针对抽油机电机节能保护器在油田中的应用进行深入的分析探讨。
关键词：抽油机电机；节能保护器；油田；应用
本文以我国著名的长庆油田为研究对象，长庆油田二厂是应用抽油机电机节能保护器最成功的油田之一，其在我国国民经济建设中贡献出巨大的力量。长庆油田采油二厂当前使用的抽油机主要有CYJ-7-2.5-26HB与CYJ-8-3.0，但长庆油田采油二厂电网过于繁杂且线路长，许多电能难以充分利用。另外，施工抽油机未设置保护装置，导致负荷失衡有雷击等问题造成电机烧毁等。这对于长庆油田采油二厂的发展十分不利，因此，要对其抽油机全面改进，促进长庆油田采油二厂的可持续发展。
一、抽油机电机节能保护器的阐述
根据长庆油田采油二厂的实际情况，其引进了抽油机节能保护器，这种保护器具有过流、节能及过载保护双重功能。另外，抽油机节能保护器采用了补偿技术与过载保护模块，大大弥补了传统抽油机低效、晚烧毁及高能耗的运行缺陷。
（一）抽油机电机节能保护器的工作原理
要确保电网电力的经济效益，就必须充分发挥电力变压及线路供电等设备的利用率。电机功率因数作为供电设备的重要指标，其决定了供电设备利用率的高低。如一台200KVA配电变压器，如果该变压器平均功率为0.的负载供电，即仅拥有140KW的有功功率；若改变平均功率电阻性负载，假设改变功率因数为1的电阻性负载，即该配电变压器可提供将近180的KW的有功功率，从中可发现，增加用户功率因数则可提高供电设备的利用率。
另外，在电机启动箱中设备相应低压电力容器设备，可达到提高设备功率因数目的，其主要是利用电机感性电流与电容器容性电流相位互差的效果，两者在并联运行时可发生互相的补偿，即向电机提供无功功率，减少电机无功功率的损失。
（二）电容器无功补偿量
电机功率在0.95的因数为最佳，也是最理想与最经济。若电机功率因数小于0.95时，电机功率因数会出现线性状态，若超过0.95时，电机功率因数会出现非线性状态，即扩大电容器容量。在进行电动机无功率补偿的过程中，必须考虑其实际有功功率以及功率因数选择配电容器，从而使电机安装后的功率因数会超过0.95。
二、现场案例研究分析
为了实验节能保护器的运行效果，提前制定好现场实施的方案，再根据方案设计对主要的部件进行性能的筛选，最终的目的是为了提高电机的整体性能。具体实施措施如下：
（1）为了避免实验过程中出现操作过电压及自激过电压等情况，先进行将电容器的接触器切换。电容器接触器具带抑制涌流的设备，其能够大大降低合闸流及抑制过电压，起到电容器保护的作用，并且延长电容器的使用寿命。
（2）选择电动机综合保护器。电动机保护器具有过流、短路、过载等保护功能，并且带有报警指示及故障检测等功能。在电动机运用过程中若出现断相、温度过高等异常状态时，电机机综合保护器可及时断开电器开关触头，起到电机动可靠的保护作用。
（3）为了避免电容器在运行过程出现负荷温度过高的现象，在控制柜加装防雨置及在箱体两侧加开设通风窗。
三、现场应用效果分析
在2012至2013年的之间，长庆油田采用抽油机节能保护器之后，其实现各种的效果。
（一）有功节能分析
在长庆油田5口井中采用了抽油机节能保护器，其中这五口井的有功能率减少了3.3Kw，每一个工作是减少3.3X24h/=79.2KW·h/d，每一年节省的电能为7.9*79.2KWH/d*360d=28512KW·h，每年节省的电费在28512KWh*0.62/KWh=17677.44元。其中的效果十分显著。
（二）无功功率节能
KQ是当前无功经济当量最常用的一种，无功经济当量是指减少1kvar无功功率且提供有功功率，在长庆油田5口井当中，无功功率下降了34.588kvarX0.2KW/kvar=6.9176KW，每一个工作日节省电量为6.9176KWx24h=168.0KWh，每一年节少电费为166.0.224KWhX360=59768.064KWh，每年节省电费为59768.064KWH*0.062元/KWh=37056.1997元。
结束语：
综上所述。本文抽油机电机节能保护器的工作原理进行相应的分析与比较，在现场进行实际的研究，针对长庆油田安装电机节能保护器的功率与无功率效果分析，通过安装后的结果证明节能保护器具有显著的经济节能效果，值得我国广大油田企业的推广与使用。
参考文献：
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控制系统的中心是PLC，触摸屏与 PLC 的双向通信。根据触摸屏能够设定粗细不相同的工件直径和刀具前进与后退的速度，与此同时刀具移动的位移量能够显示在触摸屏上；PLC根据控制驱动器，使步进电机能够完成对应的运动的实现。在运行过程中当电机出现故障时，能够自动发出急停信号，自动切断动力电源，使设备的安全得到保障，在触摸屏上会弹出一个窗口，故障原因实时显示；当设备在运行的过程中遇到紧急情况需要对其停止时，也可以使用外部的急停按钮來对动力电源进行切断。气缸活塞的运动行程可以用外部传感器来进行检测，即气缸送料或是夹紧到位时，磁性开关能够检测到信号，PLC通过获得到的信号来驱动气缸和电机做出对应的运动。
五、软件部分的设计
通过PLC编程来实现整个倒角机的控制部分，为了对PLC软件的优点充分展示，在编程过程中要通过对流程工艺和PLC指令进行系统的分析，用模块化的结构思想，对整个模块的分解和各个模块间的逻辑互锁功能得以实现，用此完成对于整个PLC系统程序编制。
倒角机控制系统总共分成参数设置、自动运行、手动操作以及故障处理四个基本模块：
1、手动操作：其中包括有右手动操作和左手动操作。按下左/右手动的按钮，就能够实现左/右手动独立运行。在此模块使用时，倒角机可独立实现所有动作，比如说，按下触摸屏中的“快进”或者是“快退” 按钮健，倒角机切削装置的 “快进”或 快退”就能够实行。
2、自动运行：在理想工作状态下的倒角机，都是根据此模式运行的，整个倒角工序的自动化能够实现。进入此模式时，按下触摸屏界面上的“启动”按钮健，就能够实现对倒角机的往复循环运动，直到按下触摸屏界面的“返回”或者“停止”按钮健时，机器就能够停止运作。此模式退出之后，倒角机的动力装置就能够自动返回到原始状态，即：气缸回退，切削装置原点返回。
结语：高速自动倒角机根据PLC 程序的模块化进行设计，整个系统的自动运行得以实现，根据触摸屏的简单界面设定，PLC中的实时数据得到显示并对相关参数进行设置，从而对系统的可操作性进行提高。系统利用传感器进行限位，倒角机运行时的安全可靠性能够得到保障。用光电感应器对工件的起始位置进行检测，工件长度误差和送料定位误差进行补偿，通过反馈的信号，对刀具前进的位移量进行控制，倒角的精确性就可以实现。
参考文献：
[1]杨勇，孙甫照.基于 PLC 的制袋机机械手控制系统设计[ J].液压与气动，2014（1）：85 -88.
[2]钟丽琼，等.一种基于 STC 单片机的正负压测漏系统设计[ J].机床与液压，2012（2）：62 -64.
油田常规抽油机节能改造 篇4
1 常规抽油机机型的绝对优势
通常来说,油田选用什么抽油机设备,用户说了算。只有他们最清楚需要什么样的抽油机。油田企业对抽油机的选用首先是可靠性高,故障率低,安全性好。
抽油机的工作环境和条件十分恶劣,要求:无人值守地运转;除了维护、修井时间以外,1年365 d每天24 h不停地工作;在野外露天、严寒酷暑、风霜雨雪等环境下全天候地工作。为带动抽油杆上下抽油,抽油机每天要换向数千至数万次,随着换向其载荷不断地大幅度正负变化。正因为严酷的工作条件要求抽油机有高度的可靠性。
目前国内对抽油机的“可靠性”要求,暂时还没有明确的标准。据统计,中石油抽油井平均有效开机时率约95%,即平均每口井每年有18.25 d处于停机状态。而加拿大、印尼要求抽油机每年停机时间分别不超过1 d、1.5 d。
假设以每年停机3 d计算,中石油在用的10×104台抽油机,则需要有2 460多个维修队伍365 d(8 h/d)忙于抽油机的维护。目前正在试用的新型抽油机,可靠性远远达不到上述要求,保守一点说,这些机型年累计维护时间不会少于10 d。
如果在试验阶段,试用的数量小,这10 d的维护时间不是大问题,假如推广到10×104台则数字令人震惊。即意味着需要有8 000个维修队伍365 d(8 h/d)忙于抽油机的维护。这不仅使维护的人力、直接费用难以支撑,同时将意味着每年要影响300×104t的原油产能(3 t/d)、75×108元收入(2 500元/t)。
抽油机可靠性对油田的意义由此可见一斑,常规抽油机在耐用方面独领风骚。仅此一项,就将需要经常维护的机型在市场上一一淘汰出局。
另外,常规抽油机的操作维护方便、运行成本低。调查结果显示,目前常规抽油机及在其基础上革新的新机型,即游梁式节能抽油机每年维修成本一般在2 000元左右。市场上的新品,即无游梁式节能抽油机的维修成本通常在8 000～10 000元之间,是游梁式抽油机的4～5倍;维修时间因各种机型有所不同,大致上无游梁式抽油机维护时间是游梁式抽油机的2倍以上,且对维修人员素质要求较高。
目前由于各油田采油公司成本压力均较大,维修人员较为紧张,虽然无游梁式抽油机节能效果不错,但与游梁式节能抽油机相比,不仅维修时间长、费用高,同时还因停机时间较长影响原油产量,而且对采油维修人员素质要求更高等,不太适应油田的实际,推广难度较大。
基于上述两点,至今游梁式抽油机仍在抽油机大军中占有绝对多数,仍然是各油田抽油作业的首选。据统计,中石油现有油井数约14×104口,其中抽油机井数11.5×104口,在用10.3×104口。使用常规抽油机6.1×104台,占59%,节能型抽油机4.2×104台,占41%。全国超过20×104口抽油机中,使用常规抽油机的应在60%以上。
2 新抽油机机型可靠性不足
近20年来,随着国家和石油公司对节能降耗的逐步重视,不断有大量的节能型抽油机、节能电动机、节能配电柜等产品在油田现场进行试验应用,其中试验应用的各种新型抽油机有一百多种,数万台。大部分由于设计、质量、安全、操作维护等方面的原因,可靠性远远达不到上述要求而被淘汰。
新型抽油机在油田经过近20年来的应用考验,只有少数机型(双驴头、下偏杠铃、弯游梁、偏置式、低矮型、链条宽带等)得到了用户的认可,逐步推广应用至今,其余近百种机型由于设计、制造等方面原因,可靠性差、故障率高、维修复杂,无法适应油田现场的使用而被淘汰。
上世纪80年代,曾批量在辽河黏稠油田上推广的链条抽油机,十多年间应用了3 200多台,但终因轨迹链条故障多这个致命缺陷,全部退出了市场。摩擦式抽油机,2002年在大庆、辽河、吉林小范围地进行了推广应用,通过几年的试用,由于产品可靠性较差、小毛病不断(2～3个月需进行一次维修保养)及设计不合理(电动机、减速箱在抽油机顶部),维修保养存在一定安全隐患,现已基本被淘汰。曾经广泛推广应用的自启动永磁异步电机,最多时曾用到1万多台,虽然在初时节能效果较好,但使用一段时间后逐渐退磁,退磁后能耗更大,现已基本退出市场。还有许多机型没能到小批量试验就已退出市场。以上这些未成功的机型,虽然在推广初期都有明显的节能效果,批量推广应用后很快就出现了各种问题,逐步被市场淘汰。
遭淘汰的原因主要有3点:
1)初期试验数量小,厂家往往由专人盯在现场,选配电动机、维护调整都比较到位,出现问题不等油田用户知道,厂家就已经自行解决。
2)现场连续试验时间不够长(至少需要一个大修周期6 a),有些问题暴露不足。
3)批量应用后,有些在少量试验时不成问题的问题上升为不能接受的大问题。例如,在几台抽油机试验时,即使每台设备每年累计需要30 d的维修时间,对于维修工来说并不是应付不了的,但假如应用到1 000台,即使每台设备年累计维修时间需要10 d,油田也承受不了。
近百种抽油机的试验推广和退出市场,不仅给制造厂家带来了巨大的经济损失,中石油、中石化也为此付出了巨大的原油产量损失和人力、物力损失。
一种好的抽油机产品要结构简单,可靠性高,节能效果好且成本较低,其中,可靠性是首要因素。作为抽油设备之一,抽油机产品首先要满足基本需要,如果达不到可靠性这一要求,节能效果再好也是不够的。
由此看来,要打破常规,必须先让用户真正信服,归根结底在于抽油机产品本身。如果能在经济性较好的情况下,大大提高可靠性,就有可能逐步扩大推广应用的数量,甚至,将来某一天会取代游梁式抽油机的优势地位。
3 改造游梁式抽油机
基于常规抽油机结构简单、可靠耐用、操作维修方便等优点,抽油机生产企业在游梁式抽油机的基础上,改进开发了双驴头、下偏杠铃、弯游梁、偏置式、低矮型等抽油机。这些机型既保留了原来优点,又具有节能优势,深受油田用户好评。
经调查,目前在大庆、辽河、新疆等7家油田企业中,节能型抽油机共计36 361台,其中,游梁式抽油机有35 670台,主要以双驴头抽油机、偏置(异相曲柄)抽油机、下偏杠铃抽油机及弯游梁抽油机为主,约占节能型抽油机的98.1%。经过油田实际工况条件的考验,这些机型得到认可,已成为目前中石油新机井和替换老机井中采用的主力机型。
目前国内仍然有很多在用的老机井,如何降低这些常规抽油机的能耗,成为各油田抽油机节能工作的重点。
据了解,目前中石油各油田主要采取以下做法:
◇将常规机分批进行节能改造,如改造成双驴头抽油机、下偏杠铃抽油机等。
◇给常规抽油机加装节能拖动装置,实施节能改造。
◇在抽油机电控柜加装电容器对无功功率进行就地补偿。
通过上述措施,均取得了不同程度的节电效果。如采用承德石油机械有限公司生产的高转差电动机,通过十多年来38 000多台高转差电动机使用效果来看,此项节能措施是一项投入少、见效快的便捷方法。另外,一些油田根据油田实际工况选用多功率电动机、双速电动机等,也取得了较好的节能效果。
4 开发无游梁式抽油机
游梁式抽油机的结构原理决定了耗能较多,这给各种新型抽油机提供了一个机遇。这些年来,中石油、中石化各大油田及制造企业进行了积极有效的尝试。
开发的新型抽油机有链条抽油机、皮带抽油机、液压抽油机、塔架式电动机正反转的抽油机……这些抽油机都有各自的优点,如平衡效果好、节能、抽油冲程长、质量轻、占地小等。但总的来说,在运转可靠性方面,均逊于号称“老黄牛”的常规游梁抽油机。
尽管如此,无游梁式抽油机易于实现长冲程、悬点接近匀速直线运动等特点,在黏稠油开采上具有常规抽油机所无法比拟的优越性。在稠油较多油田区块,如辽河油田,“长冲程、低冲速”黏稠油开采给这类抽油机提供了较大的发挥空间。
据了解,在中石油应用无游梁式抽油机主要以塔式皮带机为主,其中,链条宽带抽油机用得最好。链条宽带抽油机(8 m冲程,2次/min)在辽河油田6年多的改进完善,可靠性不断增强,在辽河油田已基本得到认可。
另外,在中石油大港油田、大庆油田的一些采油厂,有两种新机型正在试用。一种是试用1年多的复式永磁电动机抽油机,由于其效率和功率因数高,简化了机械传动环节,比普通电动机节电35%～57.6%;另一种是试用近2年的曲拉式抽油机,该机型结构简单,钢材用量少,通过优化滑轮位置、优化力的传输实现节能,比普通机节能44.5%。以上2种新机型,虽然在设计方面有独到之处,但若批量试用尚需2～3年时间。
中石化胜利油田发明了长环形齿条抽油机。该皮带抽油机采用了链条抽油机“轨迹链条换向结构”核心技术,独创的“长轨形齿条换向结构”主要是以齿条代替链条,以进一步提高可靠性;同时,又进一步缩短传动链,提高机械效率。
发明者顾心怿院士表示,这是一次新的努力。当然,由发明到成熟,再到通过实践的检验和业内的认可接受,还需一个过程。据称,该抽油机近来已经得到很好的应用。
5 系统节能
抽油作业是一个系统,抽油机只是其中一个主要环节,节能还要看整个系统。油田的井下情况很复杂,判断一种抽油机是否节能,还要考虑很多环节。
首先,“量体裁衣”很重要。在选用抽油机时,要根据油井产液量大小、动液面深浅、含水率及原油黏度大小等因素统筹考虑。小泵、深抽要考虑抽油机额定悬点载荷的满足及用长冲程保证泵效;浅井、大泵要考虑减速器额定扭矩的满足;浅井小泵可考虑采用玻璃钢抽油杆和短冲程高冲速抽油机谐振抽油;原油黏度高、动液面深的油井,需要长冲程、低冲速的抽油机等。
其次,细化抽油机管理,依靠管理节能,非常关键。一方面,根据油井实际载荷,选配适合功率的电机,避免“大马拉小车”;另一方面,及时调整抽油机平衡度。在不少新机型上井试验中,这点效果很明显。正如一位业内人士所言:“管理水平就是节能。”
油田抽油机 篇5
1 抽油机中常见的故障问题
1.1 曲柄销故障
在抽油机的所有故障中, 曲柄销出现问题的次数最多。它充当的是抽油机的连接纽带, 有效地将连杆以及曲柄进行串联, 并利用这个过程来将动力传输给其他设备, 同时带动自身进行运动, 除此之外, 它还承受着曲柄锥以及连杆的双重张力。通过对曲柄销多次产生的故障的分析和研究, 我们发现造成其出现问题的因素有很多, 主要的有以下几种:一是地基的原因, 由于采油工程的工作地点常常是荒郊野外, 因此, 抽油机经常处于不同的地理环境中, 也承受着不同的压力。二是在设置抽油机时我们必须保证其曲柄键处于一个水平线上, 但是实际操作中往往会出现倾斜、扭曲的现象, 这种现象会使减速箱承受着比较大的剪应力, 然后会致使曲柄销承受的力分布不平衡, 最终导致曲柄销出现断裂;三是使用的是劣质的曲柄销, 劣质产品的使用会大大降低其工作质量, 甚至会造成故障问题出现;四是没有对其进行良好的维护, 只有对其进行良好的维护工作才能保证其正常运行, 否则会造成抽油机运动失衡现象, 从而导致断裂现象出现;五是抽油机的设置出现偏差, 没有很好的将抽油机进行设置也会在一定程度上加快曲柄销的磨损程度, 从而造成问题的出现。
1.2 减速箱渗漏故障
减速箱在抽油机中也有着非常重要的作用, 致使其出现渗漏问题的因素也非常的多, 常见的有这几种:一是减速箱在工作时需要进行高速的运转, 在这个时候就会是减速箱的内部和外部的压力变的不同, 而他们之间的差异就会导致很多热量生成, 这就使得其内部的温度逐步的增加, 导致其承受的压力也逐渐的增加, 从而导致渗漏问题产生;二是不合理的轴头密封构造以及大量的使用润滑油等等都会造成渗漏问题的发生。
1.3 抽油机偏磨的问题
抽油机的偏磨问题常见的有两种, 一是单面偏磨;二是双面偏磨。他们之间的不同之处在于双面偏磨中油管受到磨损的面积比单面的小些, 但是它的受损程度则较为严重。
2 抽油机常见故障的处理对策
2.1 如何解决曲柄销出现的问题
想要解决问题先要做的是发现问题并弄清楚为什么出现这种状况的, 然后再对症下药进行解决。在查找曲柄销出现问题的原因是要注意一些细小的内容, 比如, 各个方向是不是保持着水平状态, 连杆是否达到了要求的长度等等。
2.2 如何解决减速箱渗漏的问题
解决问题时最重要的就是要对症下药, 根据具体的问题采取相应的办法进行解决。因此, 在解决渗漏问题的时候也要根据产生这种现象的具体原因进行。对于由于减速箱和轴承端盖两者的贴合太紧的原因而出现的渗漏问题, 我们看可以在他们之间加垫一个石棉垫, 但是要保证垫子的周边没有细碎的毛边;对于由于回油孔不顺畅的原因产生的渗漏现象, 我们首先要将对回油孔进行有效的疏导工作, 如果出现的堵塞现象特别厉害的化就要考虑换个新的设备。对于没有控制好合适的密封力度的原因产生的渗漏问题, 我们要调试出合适的力度, 同时要经常的对设备进行很好的维护。
2.3 如何解决抽油机偏磨的问题
面对采油工程中严重的抽油机发生偏磨的现象, 我们采取了许多的方式方法, 常用的有:一是加大抽油杆的旋转力度, 这样就可以大大的减少因为长时间的重复同样的动作而产生的磨损现象, 二是巧妙的利用拥有滚轮设备的防偏磨器, 这样就能在很大程度上降低油管在工作过程中受到磨损的可能性, 这种含有滚轮的装备因其自身的优势, 在抽油机中得到了广泛的使用;三是在设备中加入抗弯防磨副装置, 它能有效的将摩擦得到转化, 将由原有的处于油管和抽油杆两者之间的相互磨损转变成摩擦杆和滑套两者之间的, 由于滑套自身的特性, 使得它可以自行使自己处于最为合理的地方, 这就在一定程度上有效的减少油管和抽油杆两者的相互磨损, 有效的解决抽油机偏磨的问题。
3 总结
抽油机对于采油工程有着非常重要的作用, 为了保证采油工作的顺利进行, 就必须要使用高质量的抽油机。但是, 现阶段的抽油机经常出现问题, 这在很大程度上影响了我国采油工程的发展。本文对其常见的问题进行了深入的分析, 并且提出了一些解决方案。明确了抽油机出现问题的原因, 并对这些因素进行对症下药, 使其得到有效的解决, 确保抽油机能够在任何环境下都能进行高效的工作。除此之外, 我们还要加强对施工人员的培训, 增强其专业能力, 确保抽油机能够得到最有效的使用, 从而促进我国采油工程更好的发展。
参考文献
[1]刘峰.抽油机光杆故障分析及对策[J].科技信息, 2007, 6 (32) :56-58[1]刘峰.抽油机光杆故障分析及对策[J].科技信息, 2007, 6 (32) :56-58
低渗透油田抽油机选型方法研究 篇6
1 低产油井选型时应考虑的主要参数
我们知道, 对于抽油机而言, 它的主要性能参数主要有悬点的最大载荷、减速箱的额定扭矩、电机的功率、电机的冲程、冲次、以及各连接部位的尺寸、外形的尺寸等等。抽油机在油田生产时, 我们应该根据现场应用的经验搭配计算, 不同型号的抽油机都有和它相匹配的减速箱和额定扭矩和电机功率。如果油田的产液量比较小, 减速箱的扭矩配置就应该相对较小一般来说, 抽油机选型中额定扭矩和电机功率这2个参数一般都是满足的。所以, 低渗透油田抽油机选型主要应该考虑抽油机的额定悬点和抽油机的最大载荷。
我们知道, 产液量Q与理论的产液量Qt的比值叫采油泵的效率, 用ηvep表示, 采油泵效率的影响因素主要有4个。所以泵效的另一表达式为ηvep=ηl·ηB·ηλ·β, ηl为泵的漏失系数, 会因为泵的制造装配的质量、含砂或者腐蚀性液体、泵内结蜡和沉砂等变化而发生变化, ηl理论上应该在百分之九十以上;ηB为油液的收缩系数, 受油液物性和开采工艺影响, 它的值应该在百分之八十七以上;ηλ为泵柱塞的冲程损失系数, 与油井参数、工作冲程等原因有关, 对于准确确定油井参数, 抽油杆柱和油管柱弹性伸缩造成的冲程损失是一定值, 工作冲程越大ηλ越大。β为泵的充满系数。会受到储层等原因影响。
2 传统对于低渗透油田抽油机的选型方法
在对低渗透油田抽油机进行选择机型时应该重点考虑因为生产后期产液量会增大, 抽油机载荷会慢慢增加, 这个不利的条件对抽油机的影响。为了确保安全生产, 所以我们在选取参数时应该尽量使用稍微大一点的参数来进行选择机型。我们一般会选取最大冲程为三米, 最大冲次为九次, 混合液密度0.96, 下泵深度取油层中深, 泵径取以4mm, 杆柱组合取O22mmx19mm。因为这种做法保证了抽油机安全的运行, 所以受到了广泛的应用。但是因为现场的运行参数一般都会小于之前设计的参数大小, 所以就造成了“大马拉小车”这种情况的发生。如果低渗透油田在生产的后期产液量不增大, 那么我们就可以采取在初期适当的降低机型, 用来提高抽油机的载荷利用率, 从而从根本上提高了抽油机井系统的效率。人们针对这一个问题, 积极的开展了理论研究和现场实际的调查。经过理论分析和现场调查表明, 低渗透油田的产液量、抽油机的载荷一般不会随着生产时间的延长而增大。以上的结论充分的说明了通过提高抽油机的载荷利用率, 从而提高抽油机井系统效率是完全安全可行的。所以我们可以以开发初期产液量为基础, 根据预设的泵效的百分之三十到四十进行选择合理的泵径。同时我们可以根据合理的流压从而来确定下泵的深度。
3 低渗透油田抽油机机型选择方法
3.1 对于抽汲参数的选择。
现在我国主要是应用外国的两种方法来设计有杆泵抽油井的抽汲参数, 但是用这两种方法在设计抽汲参数时, 我们主要考虑了油井的配产要求和系统的承载能力大小, 但是对抽油机井系统耗电等考虑较少。另外如果我们用外国的那两种方法优选抽汲参数时还存在着计算工作量大、消耗计算机时间长等缺点, 所以国内学者在对它进行研究时, 一般大都以效率最高进行选取。
3.2 对电机的选择。
当我们在选择电动机的时候, 我们不仅要确定适合于抽油机工作特点的类型之外, 同事还要必须考虑适合各型号抽油机工作能力的电机功率。所以我们可以根据电机装置的装机下限, 从而可以确定出合理的电动机装机的最低额定功率, 并且将大于此额定功率的所有电动机与选择出的抽油机进行匹配, 计算出此型号抽油机在不同装机功率情况下的年消耗费用, 从而可以选择出最节能的电机装置。在选择抽油机、电动机时除了应该要考虑载荷的利用率、扭矩的利用率、电机功率的利用率等因素外, 还应该考虑经济性的影响。
3.3 同时我们可以以开发最初期产液量为基础, 根据预设的泵效的百分之三十到四十进行选择合理的泵径, 从而可以满足之后的使用。
我们也可以根据合理的流压从而来确定下泵的深度。也可以根据预设的载荷利用率百分之六十到百分之八十进行设计, 从而选择相应抽油机设备。以免造成资源的浪费。
结语
影响低产油田抽油机选型的因素有很多, 主要是是泵挂的深度, 泵径有时候也会影响到抽油机的选型。我们在对低渗透油田进行选择抽油设备时, 应该在满足现有装备工作能力以及油井配产要求的前提下, 合理选择机杆泵的型号及抽汲参数, 我们可以采用增大冲程、低冲次及合理泵径, 在选择抽油机、电动机时除了考虑载荷的利用率、扭矩的利用率等因素外, 还应该考虑经济性的影响。毕竟对于油田开采来说, 经济效益才是最重要的, 在降低前期投资的情况下, 实现采油效率最大化才是我们的目标。
摘要：众所周知, 低渗透油田的油量储量丰富程度相对比较低, 而且渗透率相对比较低, 所以导致了低渗透油田的开发投资效益比较差。所以人们为了提高投资的效益, 特别是在油价比较低的情况下, 应该选择哪一种采油方式, 因为影响低产油田抽油机选型的主要因素和高产油田的不同, 所以许多油田专家作了一些研究工作。但是油田专家对不同采油方式下的油田经济性的分析并不是很多。本文通过对低产油田影响抽油机选型因素的分析, 提出了影响油田抽油机选型的主要因素, 旨在为抽油机的合理选型提供一定的参考。对低渗透油田高效开发和抽油机选型确定具有指导意义。
关键词：低渗透油田,抽油机,选型方法,分析
参考文献
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油田抽油机节能器的设计与实现 篇7
在能源紧缺,电力严重不足的情况下,节能成为很重要的议题。抽油机是油田主要生产设备,对于低渗透率油田,油位形成比较慢,大部分抽油机很长时间都在空转中,这将浪费大量电能,并造成抽油机磨损,影响抽油机寿命。
目前,国内外抽油机控制大部分采用人工现场观察,手动控制或定时控制方式,这样耗费人工,并且控制精度差,不能根据油井实际情况控制抽油机工作状况。少数油井使用的节能器基本上是根据抽油机负载变化或抽油机的供电状况来调整电机的输出功率,这种方案对原有控制系统改造复杂,并且不能直接反映井下油位高低。
抽油机节能器根据油井井下油位的高低控制抽油机的工作状况,当油位上升到特定位置时,抽油机自动开始抽油;当油位较低时,抽油机自动停止抽油,这样可减小抽油机空转时间,节约电力资源,起到节约降耗的作用。
1 项目技术方案
1.1 系统硬件结构设计
抽油机节能器是以单片机为核心的测控设备,主要实现参数测量、油位计算、实时数据存储和抽油机控制。系统由6个模块组成,分别是油位测量模块、温度测量模块、单片机控制模块、数据存储模块、油位显示模块和抽油机驱动控制模块。系统结构如图1所示。
1.1.1 油位测量模块
油位测量模块是用超声波传感器为测量器件,根据超声波在空气中传播的反射原理,应用单片机控制在超声波发射器上产生40kHz的超声波信号,接收模块用来监测回波信号,并传送至单片机,单片机根据测量超声波在空气中传播的时间差来测量距离,其结构如图2所示。超声波传感器为非接触式传感器,与油位之间有一定的距离,不会造成传感器污染和腐蚀,测量精度较高。
1.1.2 温度测量模块
声波在空气中传播时,空气的温度、大气压力、湿度等影响超声波的声速,其中空气的温度对超声波的影响最大。为了减小误差,避免因环境温度而带来的测量偏差,必须对环境温度进行检测,并通过计算消除环境温度所引起的偏差。系统采用美国DALLAS半导体公司生产的可组网单线数字温度传感器DS18B20检测环境温度。该传感器是“一线总线”的数字方式传输,可以大大提高系统的抗干扰性。
1.1.3 单片机控制模块
单片机控制模块是整个系统的核心,主要功能是接收采集的数据参数,进行数据计算,实现对抽油机的实时控制。单片机性能直接影响系统的工作稳定性和可靠性,考虑到抽油机的工作环境较差,为增加可靠性和控制产品成本,单片机选用8位工业级芯片。
1.1.4 数据存储模块
油位数据的存储不仅用于分析本油井的油位变化情况,还用于分析所在区块的油位变化,作为油井堵水、调剖选井决策依据,对提高油井采收率有一定的参考作用。针对有油井位置分散、距离较远,网络通信环境较差这一情况,节能器中可配备128K的FLASH芯片,用于定时将油位数据存储在FLASH中,工作人员可定期到现场将数据导入便携式电脑中,FLASH可存储一个月的油位数据,成本较低。
1.1.5 抽油机驱动控制模块
抽油机控制模块是实现节能降耗的关键,单片机根据油井参数计算油井井下油位,通过控制抽油机的驱动电路控制抽油机运行状况。当油位到达一定高度时,抽油机开始工作,当油位较低时,停止抽油机工作,这样可减少抽油机空转时间,起到节能降耗的作用,尤其对低渗透率油井和生产后期的油井效果更为明显。
1.1.6 油位显示
油位显示模块可实时显示井下油位,用于在系统调试时和日常维护时观察油位变化。显示采用4位LED模块,可靠性高,控制方便。
1.2 关键技术
1.2.1 干扰问题
干扰问题主要考虑两个方面的内容,一是系统外界环境中高频噪声及电源等对信号产生的干扰,二是超声波发射传感器在谐振的时候带动空气振动,会直接传到距离很近的超声波接收传感器,即引起所谓的绕射现象,而且绕射的回波信号要比反射回来的回波信号要强,因此在这段时间内形成盲区。对高频信号和电源干扰可以通过选择合适的元器件,加之滤波电路就可以消除,对接收部分的信号放大处理也可以采用隔离抗干扰技术。这样的处理一般都可以很好的消除干扰。系统抗干扰措施必须从硬件和软件两方面着手。为了抑制外部干扰,接收的前置放大级采用专用的滤波芯片,有效抑制40k Hz以外的频率。在设计上电路元器件选用低噪声器件,通过采用合理的布局,良好的印刷版布线,并注意进行屏蔽,可达到良好的抗干扰效果。
1.2.2 安全认证
油田设备安全问题是需要考虑的重要问题,防腐防爆至关重要,电路设计一定按照安全等级进行设计,并进行安全认证。
2 软件系统设计
在系统硬件构架了超声测距的基本功能之后,系统软件是配合硬件实现数据的处理和应用。根据以上所述系统硬件设计的结构,软件需要实现以下功能:
1)信号控制
在系统硬件中,已经完成了发射电路、回波接收电路、温度补偿电路的设计。在系统软件中,要完成发射脉冲信号、温度测试、输出显示及抽油机的工作状态控制。
2)数据存储
为提高精度,油位数据用单精度形式进行存放,由于油位形成比较缓慢,采集的数据1分钟左右存放一次,这要128K的FLASH就可存放近一个月的数据。
3)信号处理
再根据传感器安装的位置就可确定油位高低。
超声波发射到接收之间的时间与实际的距离值之间转换公式为:S=0.5×V×T
其中,T为发射信号到接收之间经历的时间,V为超声波在空气中传播的速度,S是超声波传感器距油位的距离。
4)数据传输与抽油机控制
经软件处理得到的油位数据一方面输出到LED显示。另一方面控制抽油机的工作状态。
2.1 主程序结构
主程序是单片机程序的主体,完成系统的初始化、超声波发送、温度监测、计算、油位显示和抽油机控制的功能,并实时响应各中断服务程序。主程序流程图如图3所示。
2.2中断程序
中断服务程序用于处理接收回波信号,在主程序中定时发射的40kHz脉冲信号产生声波信号,声波遇到障碍物反射后经接收检测电路产生外中断信号至单片机。在中断服务程序中,计算从发射声波到收到回波的时间,并将时间值传递给主程序用于油位的计算。中断服务程序结构如图4所示。
3 结论
目前中型油田每年有近2000口油井投入生产,加上正在生产的油井有上万口。对低渗透率油田油层形成比较缓慢,既使高产油田在生产后期油层形成也比较缓慢,据陕北地区的油田统计,抽油机每天有10多小时在空转中,大部分抽油机的工作功率为30千瓦以上,按30千瓦计算,每天多消耗电能300千瓦,安装节能器后每口井每年可节省电能可节省电能262.8万度。在国家能源紧缺的情况下,如果每口抽油井都安装节能器后,节省电能就相当可观,并且节能系统还可降低抽油机磨损,延长抽油机寿命。油田抽油机节能器有很好的应用前景和社会效益。
摘要：低渗透率油田,油层形成缓慢,抽油机每天空转时间较长,造成抽油机磨损和浪费电能,采油成本增高,抽油机节能器就是为解决这一问题而设计的。抽油机节能器是以超声波发射器和接收器作为传感器的单片机测控设备,通过超声波发射至油位并接收反射的时间来计算抽油井井下油位高度,实现对抽油机运行状况的控制,从而减少抽油机空转时间,起到节能减排和减小抽油机磨损的作用。本文对抽油机节能器的开发进行了比较详细地论述,抽油机节能器将会有很好的应用前景和社会效益。
关键词：节能器,单片机测控系统,超声波传感器
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油田抽油机数据采集实时监控系统 篇8
1 数据采集实时监控系统的运行技术
进行油田抽油机系统考察的过程中, 需要加强对系统控制结构的关注, 使系统能够更好的根据集散式功能的要求, 进行控制结构的优化。系统在操作的过程中, 要根据高精度传感装置的需要, 对传感器的质量实施分析, 使系统可以加强对敏感器件的关注, 提升对抽油机质量的控制性能。要根据抽油机装置的载荷情况, 对抽油机装置的电机进行研究, 以便电机所使用的电流可以得到有效的控制。系统的操作人员要加强对冲程的关注, 通过系统运行流程的调节, 实现系统示功图的完善, 以便系统的各类参数能够实现运行质量的提升。在进行系统处理之前, 需要利用主机分析技术, 对具体的处理流程进行调查, 以便通信系统可以通过运行模块调节实现工作数据的有效处理。要加强对系统总站的关注, 使pc机的运行能够更大程度上提升对控制系统提供支持。要加强对报警信息的关注, 将报警信息同信息系统的操作人员实施统一处理, 以便系统信息能够得到更加规范的处理。要使控制系统拥有更加多样的信息处理能力, 以便油田抽油机在出现运行质量问题的时候能够得到必要的处置。
2 数据采集实时监控系统的硬件组成
2.1 传感器的选取
首先, 进行系统质量控制的人员要将系统的选择作为一项基础性事务, 要根据已有的传感器的负荷情况, 对传感器进行科学的分类处理。传感器既可以允许存在位移状态, 又可以保证具备流量传输功能, 也可以在电流的控制下实现传感器运行程序的调整, 使传感器能够以互感的形式进行运行质量的提高。要加强对测量环节的重视, 严格根据测量环节所得出的数据, 对传感器的选取方式进行明确, 使传感器能够更好的进行抽油机控制系统的操作。要加强对载荷信号的关注, 根据抽油机的运行需要, 对测量质量进行有效的判断, 使位移信号的处理质量能够得到更高水平的提升。要保证实时监控系统的安装过程具备足够的简洁性特点, 使测量活动能够通过测量模块的分析实现测量质量的增强。在进行具体安装的过程中, 要根据选取环节的实际状态, 对传感器的唯一情况进行判断和统计, 并以此作为传感器后续选取活动的技术性基础, 使测量活动能够充分提升传感器选取的科学性。
2.2 时钟电路的设计
要在处理实施控制系统的过程中, 将时钟的设计作为一项基础性任务, 另外, 要保证转换器能够适应时钟的运行需要, 使传感器的具体运行活动能够得到系统的正面影响。要在系统维护的过程中, 将信息转化机制进行分析, 使处理信息的系统可以通过单片机的处理实现数字信号运行质量的增强。要加强对抽油机实际运行情况的关注, 并根据系统检测到的信息数据, 对时钟的具体设计思路进行调整, 使时钟的各项基础性信息能够得到完整的记录。要将已经掌握的信息进行完整的保存, 使信息的处理流程能够得到完整的控制。在实时控制系统的运营过程中, 要根据数据分析的情况, 对相关问题的应对措施进行研究, 使系统的实际运行能够满足时钟运行的需要。
2.3 显示电路设计
要在进行电路调节的过程中, 对调节设备进行正确的选择, 液晶显示器是目前电路调节领域运用情况较多的设备, 可以使用液晶显示器作为控制系统的组成部分, 并将系统的控制指令设置为22个字符。要在系统完成控制字符的处理之后, 对液晶显示器在初始条件下的运行状态进行了解, 使控制系统的电路能够更好的适应多种条件下的运行环境, 提升电路的设计质量。可以通过控制字母的调节, 实现控制系统运行方式的转变, 并利用显示系统对控制系统的操作情况进行了解, 提升操作团队的控制质量。
3 系统的电参数和示功图的采集
在进行信息采集的过程中, 要根据油井的实际负荷情况, 对电参数进行研究, 以便系统的电压运行等级能够得到完整的保证。可以根据电流的互感装置, 对互感器的运行质量进行控制, 以便电压的调节可以同互感装置实现对接。要加强对电流情况的关注, 通过相关参数的调节, 实现抽油机运行质量的提高, 使操作团队可以更加准确的进行操作系统的构建。要根据操作开关的具体设置方位, 对电压的情况实施判断, 以便固定时间内的电流情况可以通过方向的不同进行效能判断。要在进行信息资源管理的过程中, 利用排出方法对影响信息质量的因素进行管理, 并且通过电压的有效调节实现信息资源的高质量转化, 使电压能够提升模块的控制质量。要使用芯片对已经收集的信息进行管理, 使信息的管理模块能够根据电压的实际状况进行电压信号质量的管理。可以使用网络资源对服务器的运行流程实施控制, 以便示功图的信息采集可以同传感器实现对应。
4 结语
监控系统是保证油田开采质量的重要系统, 深入的分析系统的重要功能, 并对组成系统的各类部件进行全面的分析研究, 能够很大程度上提升油田抽油机的运行质量。
摘要：油田抽油机的控制质量很大程度上影响着油田的工作质量, 本文深入的分析了油田抽油机的监控系统功能, 并对系统的硬件组成情况进行了深度的调查研究。
油田抽油机 篇9
1 酒东油田现状
目前, 酒东油田在抽油机平衡调节管理中采用的平衡标准是“电流平衡法”, 即抽油机下冲程最大电流与上冲程最大电流之比, 认为此值在80%~110%之间抽油机即是在平衡状态运行。在用数字化系统虽能采集三相电流数据, 但采集电流仅为周期性数据, 无法识别峰值, 所以, 所提供的平衡参数不具备参考性, 加之电流法不能区分电流相位[1], 抽油机负功较大时易产生假平衡 (由于不平衡而产生的倒发电现象, 导致负功率问题) , 不能完全体现抽油机平衡状况, 导致抽油机效率低, 能耗高;但数字化系统可采集应用的电功率参数较多。鉴于以上情况, 可研究应用抽油机功率平衡计算方法, 并集成于数字化系统中, 从而指导抽油机平衡调节工作。
2 电功率平衡计算方法研究
在抽油机以平衡状态运行时, 应表现出电动机消耗能量最少, 对应变速箱输出扭矩 (曲柄扭矩) 最小。然而, 由于曲柄周期运动内扭矩有正、负值, 若用平均扭矩值来反映, 则和实际大小偏差较大, 而相比之下均方根扭矩则能消除符号影响, 更准确反映变速箱扭矩真实情况, 且可由扭矩指数 (平均扭矩与最大扭矩之比) 和周期载荷系数 (均方根扭矩与平均扭矩之比) 来反映输出扭矩波动程度和节能效果;其中扭矩指数越大, 周期载荷系数越接近1则说明输出扭矩变化越均匀, 相应地电动机功率利用率越高, 节能效果越好。
式中:
Tm——平均扭矩值, k N·m;
Te——均方根扭矩, k N·m;
Ti——瞬时扭矩, k N·m;
φ——曲柄转角, rad;
FCL——周期载荷系数;
Tmax——最大扭矩, k N·m;
ITE——扭矩指数。
在从电动机至变速箱的能量传递过程中, 抽油机皮带的传动功率损失与电动机的固有功率损失是相对不变的, 而电动机的能量转换损失与电流的平方成正比。当抽油机平衡运行时, 相应电流变化均匀, 均方根电流值最小, 电动机的能量转换损失最小。而运行过程中决定电动机电流值的因素是输出负载扭矩大小。为此, 从安全和节能的角度出发, 当电动机的负载扭矩均方根值最小时, 则均方根电流值最小, 此时抽油机最安全, 电动机发热量最少。
式中:
T2i——电动机负载扭矩, k N·m;
n——电动机轴到曲柄输出轴的总减速比;
μc——传动效率, %。
由于曲柄扭矩与电动机负载扭矩成正比, 为了达到抽油机平衡运行目的, 应使曲柄扭矩的均方根值达到最小。同时, 相对于测量电动机的负载扭矩和曲柄扭矩而言, 电动机的功率参数测量更为便捷, 且数字化系统对其数据值已有采集。由于在抽油机运行过程中, 通常将电动机转速及曲柄轴角速度视为均匀 (固定) 值, 则有如下关系式:
式中:
Pi——瞬时电动机输入功率, k W;
μd——电动机效率, %;
ω——曲柄角速度, rad/s。
综上所述, 抽油机调平衡就是要使变速箱的输出扭矩最小。而曲柄扭矩与电动机输入功率大体成正比, 最佳平衡的标准就是使电动机输入功率的均方根值最小, 也就是均方根扭矩最小, 抽油机平衡运行。
3 平衡配重计算调节
由于抽油机功率曲线是以冲程周期为周期的连续函数, 且满足狄利赫里条件, 可以分解成一系列的三角级数[2]。对抽油机的功率曲线函数P (t) 进行傅里叶变换, 可以展开成收敛的三角级数, 即
其中
式中:
a0——功率函数恒定分量 (平均功率) , k W;
an、bn——功率曲线各次谐波的余弦部分幅度和正弦部分幅度, k W;
T——一个冲程周期, s;
n——冲速, min-1;
t——时间, s。
均方根功率Pt为
酒东油田在用前置型抽油机均为游梁平衡方式, 即游梁尾端调节平衡配重以增减平衡功率, 由于不平衡功率数值上对应于功率曲线中一阶正弦分量[3], 要使得均方根功率最小, 则式 (12) 中一阶正弦分量为零;如果平衡功率增加或减少的量ΔPp与当前b1的大小相等、符号相反, 就可以抵消一阶正弦分量, 即
式中:
b1——不平衡功率, k W;
ΔPp——平衡功率变量, k W;
S——抽油机冲程, m;
ΔG——平衡配重块重力 (正为增, 负为减) , k N。
4 节能效果预测
酒东油田在用数字化油井管理系统中, 可采集的电功率参数包括有功功率、无功功率、功率因数、三相电流电压等, 已知视在功率S (t) 与有功功率P (t) 和无功功率Q (t) 的关系如下:
调节后均方根功率可按以下公式计算:
将算法集成于数字化系统软件中并在界面直接显示功率平衡度和配重调节量, 参照功率平衡度合格范围60%~140%, 由于功率平衡可使电动机损耗降低, 相应也可参考功率因数大于0.72以上这一参数。此外, 对于存在负功率明显的机采井而言, 其电动机将电能转换成平衡块势能的效率一般为70%~80%, 平衡块的势能再带动电动机发出电能, 效率一般也在70%~80%。这样, 电能转换成势能再转换成电能的总效率约为50%~65%。在抽油机光杆功率不变的情况下, 通过对平衡块配重进行调节, 以减小电动机功率的均方根值, 可减少能量转换, 降低由此产生的能耗。节能潜力可按电动机功率均方根值减少量的40%计算。对于没有明显负功率的井, 节能潜力可按均方根功率减少量的25%计算, 均可获得明显效益。同时应注意, 如果负功出现在光杆行程中间点附近时则通过调节平衡可解决问题, 但如果在上下行程死点处出现负功, 则平衡调节不能消除负功影响。
5 结论
1) 通过对酒东油田游梁式抽油机平衡配重块进行增减, 可减小电动机功率的均方根值, 相应减少能量转换与能量消耗, 从而有效节约电能。
2) 酒东油田数字化系统采集电功率参数满足电功率平衡计算方法要求, 并可将算法集成于终端分析软件中, 以实现对平衡度的掌握和指导平衡调节。
3) 后期可参照电流平衡对抽油机平衡情况及节约能耗情况进行对比, 从而对实际效果再次进行评价。
摘要：酒东油田机采井数占全部生产油井数的88%, 抽油机能耗约占总能耗的60%。由于数字化系统中对抽油机平衡度计算的模块存在算法误差, 可参考性不强, 现场依旧采用钳形电流表以电流法指导抽油机调平衡工作, 抽油机平衡节能潜力仍然很大。鉴于数字化系统可采集应用电功率参数较多的特点, 开展电功率平衡计算研究, 形成电动机输入功率的均方根值最小的平衡最佳标准。同时参照功率平衡度合格范围60%140%, 及参考功率因数大于0.72这一参数, 以指导平衡调节工作, 预测节能效果明显。该方法可集成入数字化系统并进行节能评价和降耗分析。
关键词：酒东油田,游梁式抽油机,功率平衡,节能评价
参考文献
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