抽油机井的平衡调整

抽油机井的平衡调整（共7篇）

抽油机井的平衡调整 篇1

摘要：对平衡原理及判定方法进行了简要的叙述, 其次针对现场试验数据进行分析对比, 总结调平衡工作中的几点认识。

关键词：抽油机井,调平衡,电流

抽油机井平衡状况的好坏直接影响到减速器、电机的负荷、使用寿命及运转平稳性。进行抽油机平衡调整, 就是为了保证抽油机在最佳状态下, 以降低能耗、提高系统效率。

目前, 全厂主要应用的平衡方式为曲柄平衡, 就是将平衡重加在曲柄上, 这种方式便于平衡的调整, 同时可避免在游梁上造成过大的惯性力。根据2006年12月生产日报资料进行统计 (表1) , 全厂共有不平衡井659口, 平衡率为71.3%, 对其中的57口井进行能耗测试, 平均系统效率为12.14%。

一、平衡原理

抽油机运转不平衡, 是因为上、下冲程中悬点载荷不同, 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、下冲程中都作正功, 即下冲程时把能量存储起来, 上冲程时利用存储的能量来帮助电动机做功。

二、平衡判定方法

工作时, 始终处于平衡状态的抽油机是没有的, 因为生产过程中油层情况、油井情况及油井工作制度的改变都会破坏抽油机原来的平衡。因而在油井生产过程中要定期检查和及时调整抽油机的平衡, 通常采用的检查方法有两种, 一是测量驴头上、下冲程的时间, 二是测量上、下冲程中的电流。

1. 测量驴头上、下冲程的时间

抽油机在平衡条件下工作时, 上冲程和下冲程所用的时间应当相近。如果上冲程快, 下冲程慢, 说明平衡过量, 则应减少平衡块重量或平衡半径R;反之, 则应增加平衡块重量或平衡半径R。

2. 测量上、下冲程中的电流

抽油机在平衡条件下工作时, 上、下冲程的电流峰值应该相近。即:

如果上冲程的电流峰值大于下冲程的电流峰值, 说明平衡不够, 则应增加平衡块重量或增大平衡半径R;反之, 则应减小平衡块重量或平衡半径R。

三、现场试验

2007年1~5月份, 全厂针对659口电流不平衡井进行现场调整, 调整后平衡率由2006年初的71.3%提高到92.1%, 不平衡井数下降了476口。对其中57口井进行能耗测试对比, 平均系统效率提高了0.62个百分点, 节电率4.88% (表2) 。

其中不能调平衡的37口井, 占不平衡井数的5.6%;未经调整电流就平衡的102口井, 占不平衡井数的15.5%;调整520口井, 占不平衡井数的78.9% (表3) 。

四、效果分析

1. 调平衡井分析

针对520口调整平衡井进行分类统计, 其中调整后电流一直平衡的井有344口, 占调整井数的66.2%;调整后电流一直不平衡的井有82口, 占调整井数的15.7%;调整初期电流平衡, 目前电流不平衡的井有50口, 占调整井数的9.6%;调整初期电流不平衡, 目前电流平衡的井有44口, 占调整井数的8.5%。

调整初期平衡目前不平衡井的影响因素有:一是电流波动对平衡率的影响12口井;二是洗井对平衡率的影响33口井;三是作业对平衡率的影响4口井;四是更换抽油机对平衡率的影响1口井。

调整初期不平衡目前平衡井的影响因素有:一是电流波动对平衡率的影响20口井;二是洗井对平衡率的影响21口井;三是作业对平衡率的影响1口井;四是调参对平衡率的影响2口井。

调整后一直不平衡井的影响因素有:一是部分井电流值较低, 在测试过程中由于误差关系, 造成这部分井始终不平衡;二是由于油井结蜡严重, 造成部分井的电流不平衡;三是一部分井平衡块没有调整余地。

2. 未经调整就平衡井分析

统计未经调整电流就平衡的102口井, 其中由于洗井原因使电流达到平衡的82口井, 占未调井数的80.4%;由于作业原因使电流达到平衡的3口井, 占未调井数的2.9%;电流波动5口井, 占未调井数的4.9%;产量波动12口井, 占未调井数的11.8%。

分析原因:一是洗井前后, 电流波动较大;二是作业井施工前后产量变化较大, 影响电流变化;三是部分井电流在10A左右, 电流稍有波动, 就超出平衡范围;四是油井产量波动, 影响电流变化。

五、结语

(1) 油井结蜡对平衡率的影响较大, 今后选择电流不平衡井时, 应充分考虑油井的结蜡周期, 对于达到周期井应延缓调整时间, 待洗井后电流稳定再进行调整。

(2) 作业井、调参井在实施措施后, 由于产量, 液面等参数波动较大, 对平衡率产生影响, 今后选择电流不平衡井时, 应分析油井泵况及液面参数, 待措施后电流稳定再进行调整。

(3) 调平衡可使抽油机井运行平稳, 降低运行电流, 延长机组的使用寿命。

(4) 抽油机井在举升高度及产液量不变的情况下, 提高平衡度可使系统效率随之提高, 具有一定的节能效果。

(5) 通过调平衡, 可在不增加投资的情况下降低抽油机井电能消耗, 是一种较经济的节能降耗措施。

参考文献

[1]张爱兴.抽油机平衡测试方法的研究与实现[J].石油仪器, 2002 (4) .

[2]张琪.采油工程原理与设计[M].石油大学出版社, 2001.

[3]张明亮.抽油机曲柄平衡的调整计算及效果预测[J].石油机械, 2001 (5) .

抽油机井的平衡调整 篇2

关键词：抽油机井,平衡调整,电流平衡,功率平衡,机采节能

据2013年低渗透油田机采能耗设备调查结果可知, 全油田在用抽油机井2620台, 其中常规游梁抽油机、低矮及双驴头抽油机井等使用传统电流法平衡调整的抽油机共2512口井, 占总井数的95.9%。为了摸清这些抽油机的实际平衡状况, 对试验区205口井进行了电流和功率平衡监测, 试验区电流平衡率高达98.0%, 而功率平衡率仅有72.7% (图1) 。因此, 利用功率法对电流假平衡井进行判断和调整, 对于降低抽油机机采能耗、延长设备使用寿命具有十分重要的意义。

1 平衡原理及判断方法

1.1 平衡原理和目的

抽油机平衡原理是在曲柄或游梁尾部加装平衡重, 在下冲程时把能量存储起来, 在上冲程时利用存储的能量帮助电动机做功。如果平衡重合适, 不仅可使电动机上、下冲程做功相等, 并且使曲柄轴扭矩值变化很小, 使电动机、减速箱载荷均匀, 抽油机运行更加安全平稳, 更加节能[1]。

1.2 平衡判断方法

1.2.1 电流法

根据油田《机采井管理细则》规定, 平衡井是指小电流与大电流之比大于或等于85%的抽油井。单井平衡度是用钳形电流表测出抽油机上、下冲程电流峰值, 两个峰值中的小者与大者的比值, 即电流平衡度。

当平衡度小于85%, 且上行电流小时, 平衡过重, 平衡块应向曲柄轴心方向移动;若上行电流大时, 平衡过轻, 平衡块应向曲柄末端移动。

1.2.2 功率法

中石油2009-3发布的企业标准Q/SY 1233—2009《游梁式抽油机平衡及操作规范》中定义功率平衡度为抽油机上、下冲程平均功率之比, 以较大值为分母, 用小数表示, 即功率平衡度。

当功率平衡度小于0.5时, 可判定抽油机不平衡, 需要进行平衡调整。当上下冲程的平均功率有一项为零或负值时, 功率平衡度为零。

关于平衡判别方法, 《规范》建议优先使用功率法判别。

1.3 电流平衡法的局限性

1) 不能保证抽油机能耗最低。评判做功的严格量度应当是电功率, 即P=3IU cosθ, 可见电流仅是一个因子, 不能完全表征电动机做功的情况, 存在平衡的假象。以A井的功率测试为例 (图2) , 该井上电流12.87 A, 下电流12.94 A, 电流平衡度99.5%, 上功率1.83 k W, 下功率0 k W, 功率平衡度0, 从功率曲线上可以明显看出, 电动机下冲程明显做负功, 存在电流假平衡现象。

2) 平衡块移动量凭经验判断, 不能一次调整至最佳位置。平衡块移动量仅凭经验公式H=|100-B×100|, 估算误差较大, 易造成反复平衡调整。

2 功率平衡法原理

功率平衡法是对抽油机功率曲线进行傅里叶分解, 求出造成不平衡功率, 即一阶正弦分量, 即Pf均方根功率为[2]:

式中:a0为功率函数的直流分量;an为各次谐波的余弦部分幅度;bn为各次谐波的正弦部分幅度;ω为曲柄角速度;T为冲程周期。

而曲柄平衡块是靠重力起作用的, 平衡块平衡功率可表示为Pp=-ωG L sin (ωt) , 式中L为平衡块重心半径, G为平衡块的总质量, 可见调整抽油机平衡块的位置, 只能改变上式中一阶正弦分量的大小。因此, 当平衡块的移动量时 (值为正时向外移动, 反之向内移) , 正好可抵消不平衡功率, 使均方根功率最小, 均方根曲柄扭矩最小, 此时, 载荷扭矩波动最小, 抽油机最安全, 电动机负载扭矩值最小, 抽油机最节能[3]。

3 工现场试验及效果

3.1 试验区概况

试验区块位于低渗透油田东部, 目前生产井336口, 抽油机全部为曲柄平衡方式, 机型以6型为主, 占总井79.8%, 在用电动机均为节能电动机, 日产液1.97 t, 日产油1.14 t, 含水42.1%, 冲程2.11 m, 冲速3.2 min-1, 泵效18.05%, 平衡率99.14%。抽油机井一直采取电流法判断平衡, 且平衡率很高, 应用功率法可进一步降低电流假平衡井的耗电量。

3.2 调整实例

B井机型为CYJY6-2.5-26HB, 电动机LP/CJT-3.5C, 日产液1.3 t, 日产油0.8 t, 含水36.0%, 泵深938.75 m, 冲程1.8 m, 冲速4 min-1, 泵效12.26%, 上电流14 A, 下电流15 A, 电流平衡度93.3%。

测试抽油机平衡监测仪测试该井功率曲线, 钳形电流表测试上下冲程电流峰值, 系统效率测试仪测试系统效率参数, 并记录当前平衡块数目、质量及安装位置。

调整前测试上电流14.08 A, 下电流14.41 A, 电流平衡度97.7%;上行功率平均值0.63 k W, 下行功率平均值1.32 k W, 平均功率平衡度0.48, 日耗电为82.40 k Wh (图3) 。

建议曲柄平衡块全部向内调整0.19 m, 移到0.91 m处。

预计电流平衡度为0.94, 功率平衡度为0.75, 可日节电量3.92 k Wh左右 (图4) 。

调整前:5 k N×0.68 m×2块, 5 k N×1.52 m×2块, 平均重心在1.1 m处。

调整后:5 k N×0.68 m×2块, 5 k N×1.12 m×2块, 平均重心在0.9 m处。

选择外侧一组平衡块, 现场由于曲柄狗牙限制, 向内移动0.40 m。与建议方案平均重心在0.91 m处基本一致。

测试该井功率曲线、电流峰值和系统效率, 并记录日耗电量 (图5) 。

调整后上、下冲程峰值电流略降, 电流平衡度98.2%, 功率平衡度0.81, 功率平衡度提高了0.33, 有功功率降低0.27 k W, 系统效率提高0.34, 日节电6.48 k Wh, 年节电2270 k Wh, 节电率8.76% (表1) 。

3.3 试验区效果分析

现场应用抽油机平衡监测仪测试205口井, 有56口井功率不平衡, 经过对单井平衡情况核实后, 现场对节电效果明显的42口井进行了平衡调整, 调整后日节电6.4 k Wh, 节电率8.3%, 功率法平衡调整在该区块的节电潜力为20.5% (表2) 。

配备功率平衡监测分析仪一台, 3.57万元。42口井平均日节约电量6.40 k Wh, 生产时率0.96, 电价0.59元/k Wh, 年节约电费5.56万元。投入产出比为1∶1.56, 当年即可回收投资, 年创造经济效益1.99万元, 如在全油田2512口游梁式抽油机井上推广, 经济效益可观。

4 结论

1) 抽油机平衡调整目标是最大限度的节能与安全运行, 只要使电动机输入功率的均方根最小, 就可达到最佳平衡状态。

2) 功率法平衡调整后, 油井相关电能参数均发生了变化, 电流曲线及功率曲线峰值减小, 有功功率降低, 功率平衡度及系统效率提高, 抽油机运行更加安全平稳, 更加节能。

3) 试验区应用功率法平衡调整可在电流法平衡的基础上实现日节电6.4 k Wh, 节电率8.3%, 节电潜力20.5%, 节能效果显著。

4) 现场应用表明, 功率法平衡测试简单快捷, 软件处理方便, 平衡块移动量计算准确, 便于抽油机井的科学管理, 应大力推广该技术。

参考文献

[1]张晓玲, 于海迎.抽油机节能技术概述[J].机械工程师, 2006 (8) :136-137.

[2]顾永强, 周静, 李玲, 等.改进抽油机井“功率平衡”测试实现节能降耗[J].油气田环境保护, 2009, 19 (4) :45-47.

缩短抽油机井调平衡时间 篇3

表1、表2分别为小组概况和小组成员表。

选题理由

抽油机运转过程中, 以支架上的中轴承为支点, 游梁前端的驴头、光杆及井筒载荷应与游梁后端的横梁、连杆、曲柄、平衡块载荷基本平衡, 如果严重失衡, 会造成抽油机井地面效率低下, 设备故障增多。平衡度以一个冲次内光杆下行时电动机最大电流与上行时电动机最大电流的百分比来表示。在抽油机“五率” (平衡、对中、紧固、润滑、水平) 管理中, 平衡度是纳入中国石油化工股份有限公司、中原油田分公司“五项劳动竞赛考核标准”的唯一一项指标。

SY/T 6275-2007《油田生产系统节能监测规范》规定, 游梁式抽油机运行中, 平衡度应保持在80%～110%之间。超出范围, 应调整平衡块在曲柄上的位置以满足规范要求。

我厂有500口油井, 其中480口采用CYJY14-4.8-73HF型抽油机抽汲生产, 每年调平衡约400井次, 每井次约需75min, 工作量大、劳动强度高、安全性差、耗时长。2008年7～12月, 因为调平衡停井时间长, 造成1次盐卡, 1次砂卡, 导致2口井作业上修, 影响原油产量31t, 增加作业费用239 000元, 给生产管理带来很大损失。为此, 我们选择《缩短抽油机井调平衡时间》做为活动课题。

现状调查

1 抽油机曲柄平衡块结构调查

曲柄上、下平面有纵向贯通的T形槽, 平面外沿有1.8m长的齿条, 平衡块通过前、后螺栓固定在T形槽内, 中间有1条保险锁块螺栓, 将其锁死在齿条上防止滑脱。

2调平衡相关标准

油田企业标准Q/SH1025 0501-2007《游梁式抽油机调 (曲柄) 平衡操作规程》规定, 抽油机调平衡时应将曲柄停在水平位置, 按以下工序进行 (图1) , 操作时应有2人以上。但标准中对调平衡所用时间没有做出规定。

3调平衡耗时测试

2009年1月10日～20日, 小组成员到现场对抽油机井调平衡耗时情况进行了跟踪测试, 调平衡平均耗时75min, 最长耗时87min, 最短耗时61min。

对抽油机调平衡各工序平均耗时进行了统计, 从统计情况可以看出, “移动平衡块到预定位置耗时长”是主要问题。

目标设定

小组了解到油田其他采油厂调平衡耗时情况, 均在70～90min之间, 我厂调平衡耗时处于油田平均水平。现场调查过程中我厂调平衡最短耗时为61min/次, 小组以此为依据, 确定目标值为60min/次。

原因分析

针对“移动平衡块到预定位置耗时长”这个主要问题, 小组成员进行了原因分析, 绘制了关联图 (图2) 。

确定主要原因

为确定主要原因, 小组针对分析出的四个末端因素逐一进行了验证。

1 验证1:平衡块重量大

抽油机平衡块重量为1 600kg, 重量G约为16 000N, 查《机械设计手册》得知摩擦系数f为0.4, 平衡块与曲柄之间的摩擦力F1为:

平衡块与曲柄间用2个螺栓固定 (z) , 连接可靠性系数Kn为1.3, 两者间摩擦面数量m为1, 其连接预紧力F应达到:

平衡块与曲柄间的固定螺栓直径d为0.036m, 扭紧力矩系数K为0.28, 连接预紧力F应达到26 000N, 螺栓扭紧力矩T必须达到:

从以上计算可以看出, 平衡块重量与摩擦力、连接预紧力、螺栓扭紧力矩成正比。平衡块重量越大, 摩擦力、连接预紧力与螺栓扭紧力矩越大, 撬动平衡块和拆、装螺栓越困难, 耗时越长, 但平衡块重量是根据油井井筒负荷确定的, 小组不可控。确定为非要因。

2 验证2:安全带无法高挂低用

移动平衡块时, 操作者只能站在减速箱平台、减速箱与曲柄上平面或骑跨在支架拉筋上进行操作, 距离地面在4m左右 (作业面距离地面超过2m属于高空作业) , 根据安全规定, 操作者必须系安全带, 高挂低用。但作业面上方只有横梁和连杆, 横梁高于曲柄3.8m, 超过了安全带不得大于3m的极限长度, 不适于挂安全带, 连杆为直径101mm的垂直光滑圆管, 无法挂安全带。实际操作中, 工人只能将安全带挂到曲柄销子处 (连杆与曲柄连接处) , 做不到高挂低用, 得不到有效保护, 由于存在安全顾虑, 势必会影响工作速度。确定为要因。

3 验证3:没有合适的站立位置

小组成员在72-497井现场观测了调平衡过程。调平衡需要3人配合操作, 拆、装螺栓时, 1人站在18cm宽的曲柄上调整扳手角度, 需数次弯腰或蹲下, 动作迟缓;1人站在减速箱平台上, 一脚蹬跨在曲柄上, 手持榔头锤击扳手, 所站位置距离平衡块前固定螺栓1m, 高1.4m, 不便发力;1人在地面指挥协调, 进行安全监护。小组测试装、卸6条螺栓共耗时45min。

为了进一步验证, 小组又到抽油机安装队, 把减速箱放到场地上, 固定螺栓距地面高1m, 站位不受限制, 拆、装螺栓过程只需1人操作, 耗时仅9min。对比测试结果, 确定为要因。

4 验证4:撬杠阻力臂短

小组成员在现场观察到, 移动平衡块时, 1人用撬杠顶端做支点向前发力, 推撬平衡块, 1人推动平衡块辅助发力, 以减小摩擦阻力。撬杠属于省力杠杆, 阻力臂越短, 越省力, 但撬动距离越短。平衡块摩擦阻力F1为6 400N, 阻力臂长L1为0.1m, 动力臂L2为1.3m, 需要施加的推力F2为:

根据F=mg换算, m=492N÷9.8N/kg=50kg

撬平衡块时, 站在宽18cm, 距离地面4m高的曲柄上面, 朝前推出50kg的力, 是要相当费力和小心的。每撬动一次, 平衡块沿着曲柄齿条移动一个齿的距离, 耗时近1min。要将平衡块调整到合适位置, 需要多次撬动。小组观察72-497井调整2个平衡块, 各移动15个齿, 耗时32min。因此, 确定为要因。

制定对策

表3为对策表。

实施对策

1实施1:设计制作调平衡操作台

为了使工人调平衡时方便站立, 小组设计制作了一个滑篮装置, 装置主要由前悬臂、后悬臂、滑篮与两根滑杆组成。

2009年4月10日, 小组带着滑篮装置到低产间开井文82-3井现场试用, 将前悬臂用螺栓固定在曲柄前端的工艺孔中, 后悬臂T形块嵌入曲柄上平面T形槽内, 两根滑杆与前、后悬臂下的吊环连接固定。地面协调人员拉动滑篮下的绳子, 滑篮可沿滑杆滑动。

试验过程中发现滑篮只能到达前悬臂处, 距离曲柄前端还有35cm, 拆、装平衡块前固定螺栓时仍然需要1人骑跨在支架拉筋上配合操作 (图3) 。而且需要地面配合人员牵引绳索移动滑篮, 操作起来不能尽随人意。

(1) 改进1:将滑篮装置改成平台结构

小组讨论将滑篮改为带前护栏的踏板与两根栏杆组成, 后悬臂改制成矩形结构, 兼做后护栏。前、后悬臂与曲柄连接方法不变, 使用时将踏板搭在前、后悬臂间, 栏杆插接在前护栏与后悬臂上。

2009年4月15日, 小组带着平台装置再次到文82-3井进行了试用, 踏板超出前悬臂40cm, 踏板到平衡块固定螺栓的高度为1m, 便于操作者用力, 1人即可完成平衡块前、后固定螺栓和安全锁块螺栓的拆、装工作, 装置初见成效。

(2) 改进2:进一步优化完善平台结构

一是将栏杆的一端由“┓”形改成“┫”形, 搭建平台时, 地面人员可用栏杆做为传递工具, 将悬臂、踏板等物举高, 便于抽油机上搭建平台人员够取。将栏杆数量由2根增加为4根, 间距从0.5m缩至0.25m, 使用更安全。二是将前悬臂固定螺帽做成摇把型, 省去了扳手操作, 徒手即可快速完成平台的搭建。三是将平台所有活动插接部位刷上醒目的红漆, 提醒工人安装使用时确认安全牢固, 并在护栏上部并排加装直径33 mm圆管段, 便于插放榔头等工具。四是在踏板下平面四角分别焊接定位桩, 防止踏板在前、后悬臂间左右窜动;在后悬壁上焊一定位插销, 控制踏板上下起伏;在前悬臂上焊一摇把形定位螺栓, 控制踏板前后窜动。

进一步优化后, 将平台装置各零件组装 (图4) 。

2009年4月29日, 文123-9井抽油机调平衡, 小组将优化后的平台装置进行了试用 (图5) , 工人在平台装置上装、卸平衡块固定螺栓时, 站位便于操作、安全可靠, 对策目标实现。

2实施2:设计制作连杆卡子

针对抽油机调平衡时安全带无法高挂低用, 小组设计制作了连杆卡子 (图6) , 卡子螺栓为摇把型, 可快速装卸。

使用时, 将卡子固定在连杆合适高度, 把安全带挂钩挂在卡子固定螺栓上, 安全带高挂低用 (图7) 。

我们对卡子的安全性进行了分析验证:

卡子螺栓材质为45号钢, 查《机械设计手册》得知, 强度极限[σ]为600MPa, 危险截面在螺栓正中位置, 距离卡子耳板的长度L为15mm, 螺栓直径d为12mm, 截面为圆形, 其抗弯截面模量W为0.0982d3, 螺栓可承受纯弯曲应力P为 (即人坠落时的重量N) :

根据G=mg换算, m=6787N÷9.8N/kg=693kg

由计算可知, 螺栓能承受的最大坠落质量为693kg, 约等于正常人体重70kg的10倍 (安全系数) , 远大于《机械设计手册》中要求的3倍安全系数, 在卡子上挂安全带是安全的。实现了安全带高挂低用, 对策目标实现。

3实施3:研制齿轮装置

根据可旋转式杠杆“轮轴”原理, 小组决定设计一个与曲柄齿条配套的齿轮装置, 代替简单杠杆“撬杠”移动平衡块, 齿轮半径为阻力臂, 施力点到齿轮轴心的长度为动力臂。

小组设计制作了与曲柄齿条配套的齿轮装置, 装置由齿轮、加力杆两部分组成 (图8) 。齿轮有三个台阶, 第一个台阶与平衡块的保险锁块螺栓孔连接;中间部分为10个直齿, 齿轮半径50mm, 与曲柄的齿条咬合;最外面一个台阶径向打有Φ27mm的圆孔, 与加力杆配合。加力杆为直径25.4mm的“┫”形圆杆, 长1 300mm (轴半径) , 与50mm齿轮半径形成了1∶26的杆杠机构。

使用齿轮装置时, 下压加力杆 (图9) 克服平衡块摩擦阻力6 400N, 下压的力F为:

根据F=mg换算, m=246N÷9.8N/kg=25kg

只要在加力杆上施加246N (相当于25kg) 向下的压力 (可借助操作者自身的体重, 比使用撬杠朝前推更容易) , 齿轮沿曲柄的齿条滚动, 即可带动平衡块连续移动, 移动平衡块15个齿的距离只需1kg时间, 对策目标实现。

调平衡操作平台、连杆卡子、齿轮装置研制成功后, 试用了10井次, 效果很好。小组将成果向装备科和主管厂领导做了汇报, 得到了肯定。2009年5月27日, 在文123-2井组织召开了现场推广会, 调平衡全过程耗时仅35kg, 其中搭建、拆卸平台耗时10kg, 2人即可轻松完成。确定该成果在全厂推广应用。

效果检查

1目标检查

2009年12月12日, 小组到各个油藏经营管理区进行了回访, 各单位应用该成果调抽油机平衡225井次, 应用效果稳定, 反映很好。随后, 我们又对各单位现场调平衡耗时情况进行了跟踪测试, 并对抽油机调平衡各工序平均耗时进行了统计。从调查可以看出, 小组活动后, “移动平衡块到预定位置”耗时长的问题得到明显改善, 抽油机调平衡时间由75kg/次降到了34kg/次, 小组活动目标实现。

2经济效益

(1) 活动中, 制作操作平台、连杆卡子、齿轮装置各6套, 分别支出5 400元、300元、900元, 合计6600元, 使用寿命按5年计算, 使用7个月实际折旧6 600÷5÷12×7=770 (元) 。

(2) 对策实施后, 2009年6～12月与2008年6～12月相比, 抽油机调平衡减少1人操作, 人力成本支出节约42 184元。

(3) 我厂单井平均日产4t/d, 该成果应用235井次, 单井减少停井时间41kg, 每天1 440kg, 原油价格按4 000元/t计算, 增油创效4 000×4×235×41÷1440=107 056 (元) 。

(4) 对策实施后, 与上年同期相比, 减少井卡上修2次, 减少作业费用239 000元, 减少原油损失31t, 创效4 000×31=124 000 (元)

合计创效:124 000+239 000+107 056+42 184-770=511 470 (元) 。

3社会效益

通过本次活动, 削减了抽油机调平衡操作风险, 降低了工人劳动强度, 提高了工作效率和抽油机现场管理水平, 促进了机采系统效率提高。2009年5月31日, 《中原石油报》刊登了小组活动成功的好消息;2010年3月7日, 在集团公司设备大检查中, 该成果得到了集团公司领导、江汉、南阳等兄弟油田专家的肯定, 并被编入了中原油田装备管理经验交流材料, 进一步推广应用。

制定巩固措施

(1) 整理技术图纸和资料, 装订成册, 编号为PH2009-12, 留装备科存档保管, 便于日后工作中使用。

(2) 制定详细的《抽油机调平衡装置使用规定》, 由装备科组织各油藏经营管理区维修人员学习操作方法, 在生产现场贯彻执行。

(3) 将该成果命名为“抽油机调平衡安全防护装置”, 申请了国家实用新型专利, 目前正在审批中。

总结和下一步打算

抽油机井的平衡调整 篇4

关键词：抽油机,电流,功率,平衡调整

目前常用的机采举升方式有三种, 其中抽油机作为主要的举升方式之一, 其应用数量占油田举升设备总数的90%以上[1]。抽油机的平衡状况直接影响抽油机连杆机构、减速箱和电动机的效率与寿命。在此通过改善抽油机的平衡状况来达到延长减速箱和电动机的使用寿命, 提升其工作效率。由此引入的“上、下冲程电动机做功相等”平衡判断准则, 给出了应用“功率平衡”测试结果来计算平衡半径调整的方法, 并将其与“电流平衡”计算方法进行了比对, 从而体现出“功率平衡”测试方法的优势。

1 两种平衡计算方法统计分析

依据不同的平衡判定准则可以导出不同的平衡计算方法。从简单方便的角度出发, 多采用“使上、下冲程中减速器曲柄轴扭矩相等”准则中的“电流平衡”计算方法;在此依据“上、下冲程电动机做功相等”的平衡判断准则给出了“功率平衡”测试方法。

1.1 电流平衡法

测量电动机上、下冲程中的电流峰值, 下电流与上电流的比值作为平衡率, 可由公式 (1) 表示:

式中:

ηI——单井平衡率, %;

Id max——抽油机下冲程最大电流, A;

Iu max——抽油机上冲程最大电流, A。

当比值在85%~100%之间即认为达到了平衡状态。

1.2 功率平衡法

功率法是用功率记录仪把电动机的功率变化曲线记录下来, 以判断抽油机的平衡状况和调整平衡半径的方法[2]。利用单项功率表, 依据“上、下冲程电动机做功相等”的平衡判断准则, 通过测试其功率曲线, 依据上、下冲程电动机平均功率的变化情况, 给出平衡块的调整方法。

式中:

ηT——抽油机的机械传动效率;

Ns——光杆冲速, min-1;

Gq——单块曲柄平衡块的重力, k N;

k——安装的曲柄平衡块的数目。

2 两种平衡调整方法对比分析

为了检验电动机功率法判断和调整抽油机平衡半径的可靠性与实用性, 进行了电流曲线法和电动机功率法的实测分析。两种方法分别测试调整了50口井。表1为其中两口井的测试数据。

2.1 两种调整方法对比

通过2口井的测试数据表明电流平衡法是平衡的。为了更合理些, 仍然做了调整。功率平衡法显示的平衡比是不平衡的, 将现场数据输入功率法计算公式后, 按照给出的建议, 一次调整成功。两种平衡调整方法对比见表2。

2.2 两种方法调整后综合对比

两种平衡调整方法调整后都使抽油机处于平衡状态, 但是电流法工作量大, 日耗电有所增加, 而功率平衡法一次成功, 日耗电量降低。电力及能耗测试结果表明, 功率曲线和电流曲线较之前平缓了许多, 但从调整次数、精确程度及能耗角度来讲, 功率平衡法调整比电流法具有很大的优势。两种平衡法调整后综合统计见表3, 两种平衡调整方法优缺点对比见表4。

3 两种平衡调整方法经济效益对比

按照每个小队 (60个小队) 配备一个测试仪, 电价按0.638 1元/k Wh计算, 功率法较电流法多创经济效益112.56万元 (表5) 。

4 结论

1) 在实际生产过程中, 针对抽油机平衡测试存在的问题, 建议使用平衡功率测试仪来解决测试工作中存在的问题, 这不仅减轻了采油工测试调整工作量, 还提高了平衡调整的精度。

2) 功率平衡法判断抽油机的平衡比电流平衡法更具有优势, 能消除电流平衡法在一些情况下的假平衡现象。

参考文献

[1]王洪勋, 张琪.采油工艺原理[M].北京:石油工业出版社, 1989:56-61.

抽油机井的平衡调整 篇5

据大庆油田油井平衡率调查显示, 受油井产量变化等因素影响, 符合平衡要求的抽油机井占比仅为85.2%。因此, 将日益发展的太阳能发电技术应用在抽油机系统中, 利用可再生能源太阳能[2], 在不停机的情况下自动调整游梁式抽油机平衡, 能够极大地降低工人的劳动强度、提高油井产量、降低抽油机井能耗。

1 技术原理

该抽油机是在抽油机游梁尾部加装一个可调节配重力臂的尾游梁, 尾游梁上安装有依靠太阳能储能驱动的游标式配重体, 控制系统根据抽油机平衡度, 应用无线控制的方式控制配重游标向前或向后移动, 从而调整抽油机的平衡度。游标式配重体采用太阳能电池板给蓄电池充电, 用蓄电池带动电动机驱动减速机和齿轮旋转, 通过与齿条啮合带动配重体前后移动, 通过调节配重力臂达到调节抽油机平衡度的目的。

2 结构设计

2.1 自平衡配重结构设计

抽油机井自平衡配重结构由悬挂式尾游梁、尾游梁可移动平衡重以及太阳能供电系统组成。自平衡配重装置安装在抽油机游梁尾部, 上部安装可调节的配重块, 配重平衡块采用游标式结构。游标配重采取限位保护方式, 在游标配重两端设计接近开关, 游标配重的有效行程长, 平衡度调节范围大, 实现可靠的限位保护 (图1、图2) 。

2.2 太阳能配电系统设计

针对从地面控制箱处接电提供动力的常规布线方法存在的安全隐患, 在抽油机尾游梁上设计可依靠太阳能储能驱动的发电系统, 可按油井地理位置在上部或侧面设计太阳能板的安装位置, 其中太阳能电池板、蓄电池、电动机额定电压为直流24 V[3], 以此控制尾部上的配重块向前或向后按轨道移动, 从而调整抽油机的平衡度, 实现自平衡运行。自平衡控制软件控制系统界面见图3。

3 现场试验

现场试验改造机型为CYJ10-4.2-53HB, 尾平衡及太阳能动力系统的装置在地面进行一体设计, 现场直接安装 (图4) 。

改造前电流平衡率为90.3%, 改造后电流平衡率为98.8% (表1) , 改造前有功百米吨液耗电为1.939 k Wh, 改造后为1.725 k Wh, 下降了11.04%。实际测试表明, 应用该技术后, 油井有功节电率为11.04%, 无功节电率为11.01%, 综合节电率为11.06% (表2) 。改造后, 游动平衡重可依据测试所得的平衡度水平进行自动移动, 实现在每个冲程过程中的平衡调整。从改造前后有功功率曲线测试可知, 不但降低了油井有功消耗功率, 功率曲线变化更加平缓, 而且通过自平衡有效消除了原有的负功功率 (图5) 。

4 结论

抽油机井利用太阳能进行自平衡调整设计自带电源系统 (太阳能) , 通过尾游梁平衡结构可自动实现游梁式抽油机的在线自平衡调整, 改造后的抽油机具有自动调整平衡、节能、安全可靠等优点, 能有效改善抽油机井的运行状况, 减少停机调整平衡时间, 降低调参过程中的不平衡耗电。试验表明, 自平衡改造后抽油机井在线调整平衡率可达到95%以上, 有功节电率达到11.04%。

摘要：游梁式抽油机不平衡状态会导致油井能耗偏高、设备运行存在翻机等安全隐患, 同时影响抽油机井的四连杆机构、减速箱和拖动电动机的效率和寿命。针对此问题, 通过现场开展抽油机井自平衡改造试验, 利用太阳能板带动发电动机, 驱动抽油机尾游梁平衡配重的自动运行, 实现精确平衡调整。现场应用表明, 该技术能有效提高抽油机井的平衡水平, 有功节电率可达11.03%。

关键词：抽油机,自平衡,太阳能

参考文献

[1]王雪玲, 薛自建, 蒋幽君, 等.自平衡智能抽油机的研发及应用[J].石油机械, 2014, 42 (10) :82-85.

[2]邓卫东.异相游梁抽油机可调式尾平衡装置[J].石油机械, 2012 (2) :60-63.

抽油机井的平衡调整 篇6

1 摸索节点分析法，探寻降低机采井能耗的途径

1.1 系统分解，确定影响机采能耗的关键点

通过对抽油机井采油全过程的分析，见图1。我们把影响机采能耗的因素分成产液、压力资料(回压和流压)、生产参数匹配情况、抽油机设备匹配情况、电动机匹配及类型、配电情况、变压器、抽油机设备调整情况等8个节点进行系统分析[1]，针对部分节点，我们通过现场实验的方式，摸清规律、找准合理范围，为以后的机采井节能措施提供依据。

1.2 定量分析，明确参数改变对机采能耗的影响

抽油机井运行参数的动态变化，必然会引起其能耗的变化，为明确动态变化与能耗变化的规律，我们针对生产中常见的生产参数变化、举升高度变化、盘根松紧度变化等情况对抽油机井能耗的影响，开展了专题研究。

1.2.1 生产参数变化对抽油机井能耗的影响

为弄清参数变化和电量变化的关系，选取了不同产液级别的24口井，对调参前后的耗电量进行了核实测试。通过数据分析，11口调大参数的油井，理论排量总体上升254.8 m3/d，上升39.7%，消耗功率增加42.6 k W，增加80.1%，日耗电量增加1 022.4 kWh。理论排量平均每增加1 m3/d，则日耗电增加4.01 k Wh。同理，13口调小参数的油井，理论排量总体下降104.1 m3/d，消耗功率降低18.7 kW，日耗电减少448.8 kWh，平均每降低1 m3/d的理论排量，则日节电4.31 kWh。由于参数变化过程可逆，所以综合分析看，排量每上升(或下降)1 m3/d，则每天耗电上升(或下降)4.10 kWh，见表1。

1.2.2 举升高度变化对抽油机井能耗的影响

为了弄清抽油机井举升高度与耗电量的关系，在正常连续生产且参数不变的情况下，通过向油套环形空间内灌水，改变油井的动液面，也就是改变油井的举升高度，测量油井在不同举升高度下的能耗变化。通过现场实际录取，我们得出了以下数据，见表2。

从表2可以看出，油井的耗电量随举升高度的增加而增加。例如B井，油井的举升高度由319.6 m逐步增加到686.2 m，其消耗功率也随之由4.013 kW上升到5.417 kW，见图2。

我们通过对各个录取数据点的电量进行对比，可以得到各点间举升高度每增加100 m，能耗平均增加12.69%，见表3。

1.2.3 抽油机盘根松紧度对抽油机井能耗的影响

为了弄清抽油机盘根松紧度对抽油机井能耗的影响，我们对不同松紧度抽油机井的能耗情况进行了对比试验，现场发现，盘根活动范围在2圈左右。试验结果表明：随着盘根松紧度的增加，油井的有功功率逐步增加，增加幅度在0.15～1.0 kW之间。我们认为盘根松紧要适宜，紧到紧不动然后回一圈半比较合适，见表4。

2 运用节点分析法，降低机采井能耗

2.1 具体分析，探寻降低机采井能耗的方法

我们以J井的分析过程为例，说明节点分析方法的具体应用情况及其效果。

2.1.1 优化管网，生产能耗初步下降

该井所属的计量间至中转站的管线为架空管线，该管线全程共计有直角弯64处，计量间汇管压力高，达到0.6 MPa，比其他计量间高0.3 MPa，可见回压高的根源是站间管线，为了降低井口回压，必须从站间管线改造入手。2007年，由于该管线腐蚀严重，计划对其进行改造，为了降低汇管压力，我们与设计部门结合，把原来的架空管线改为埋地，减少了弯角。改造后，计量间汇管压力由原来的0.6 MPa下降到0.3 MPa,J井的井口回压由原来的1.1 MPa下降到0.5 MPa，前后对比，消耗功率下降0.423 kW，年节电3 705.48 kWh，同时产液上升，吨液耗电下降，达到节能的目的。

2.1.2 应用系统优化软件合理匹配生产参数，生产能耗大幅度下降

利用检泵时机，对该井用系统优化软件优化，我们以不影响产量同时能耗最低为原则，经过优化，优选换大一级泵径，调小地面冲速的方案。换大泵径后，及时调小冲速，确保合理运行。通过优化生产参数，该井消耗功率下降1.162 kW，年节电10 179.12 kWh。

2.1.3 运用节能设备，取得比较好的节能效果

通过优化生产参数等措施，该井取得了很好的节能效果，系统效率也上升到21.41%，已经处在比较合理的范围内。分析该井的拖动设备发现，电动机利用率为19.02%，利用率不高，同时功率因数0.355，低于本单位平均0.462，该井还有更换电动机实现节能的潜力。我们把该井的普通Y系列电动机更换为高转差电动机，更换后，节电率5.03%，年可节电3 101.04 k Wh。

2.2 开展能耗大调查工作，全面分析机采能耗状况

结合能耗设备大调查工作，共计调查1 065口井，其中电泵井29口，螺杆泵井39口，抽油机井997口。抽油机井系统效率完成测试813口井，有207口井由于关井、待作业和高压电动机等原因没有测试;其中合格数据765条。

对系统效率合格的765口抽油机井进行分析，其中系统效率10%～20%之间的井有199口，低于10%的井有94口井，分别对这293口井进行分析，制订改造措施。

3 采取节能措施，降低机采井能耗

3.1 采取的节能措施

针对以上分析结果，我们积极采取节能措施，争取最大的节能效果。

3.1.1 技术措施

1）应用高效节能电动机。

利用更换电动机时机，更换永磁电动机2台，实施后，1—5月累计节电0.57×104kWh，预计年节电1.25×104kWh。

2）推广应用节能控制箱。

对功率因数低、损坏比较严重的8口井，推广应用具有无功补偿功能的节能配电箱，实施后，1—3月累计节电0.67×104kWh，预计年节电3.51×104kWh。

3）换小机型。

2008年，我预计换小机型6口井，1—5月份，已经更换5口井，到目前为止节电0.28×104kWh，预计年节电2.13×104kWh。

3.1.2 管理措施

1）超计划完成调小参数工作量。

1-5月份计划抽油机井下调参34口，实际完成调小参数34口井，调参前后对比，平均日产液由29.8 t下降到25.6 t，下降4.2 t;平均日产油量由2.4 t下降到2.0 t，下降0.4 t;理论排量下降了652.8，累计节电11.3×104kWh，预计年节电45.42×104kWh。

2）扩大了间抽井规模。

从2月份开始，挑选产液低、含水较高、泵效比较低的86口实行间抽生产制度。实行间抽后，这86口每月单井少生产15 d，已累计节电23.34×104kWh，全年预计累计节电97.37×104k Wh。由于产量因素，5月份调整了间抽井数量，于月初、月末分别实施间抽40和41口井，目前实施间抽井81口。

3）合理匹配生产参数。

2008年，计划合理匹配生产参数21口井，已实施14口。调整前后对比，日产液由296 t上升到302.9 t，上升6.9 t;日产油量由28.4 t下降到27.7 t，下降0.7 t;理论排量下降了59.55 m3/d,1—5月累计节电0.79×104kWh，预计年节电3.45×104kWh。

3.2 取得的节能效果

与年初对比，由1月份的7.90 k Wh/t下降到了目前的5.79 kWh/t，下降了2.11 kWh/t;与去年同期对比，在新投产64口油井，增加机采耗电106.77×104kWh的前提下，机采耗电量由2007年的4 719.964 1×104k Wh下降到今年的4 589.958 2×104kWh，少耗电130.005 9×104kWh;产液由693.210 5×104t上升到今年的710.425 1×104t，产液量上升了17.2054×104t，单耗由6.81 kWh/t下降到6.46 kWh/t，下降了0.35 kWh/t。

4 结论

1)机采耗电过程由很多相互关联的点组成，它们相互独立用相互联系，每个点的改变都可能引起机采耗电量的改变.

2)机采节能是一个系统的工程，应用节点分析方法后，我们改变了以往的只注重主要矛盾的做法，对次要矛盾也采取改进方法，提高节能效果。

3)通过对J井的改造过程可以看出，不仅高能耗井通过改造可以取得节能效果，即使能耗条件比较好的井，通过改造也可以取得一定的节能效果。

摘要：目前很多油田以抽油机采油为主,并且机采耗电在油田耗电中所占的比例超过40%,耗电量比较大,同时抽油机是一种比较特殊的耗能设备,受各种因素影响比较多,系统效率一直不是很高,节能潜力也比较大。通过对抽油机井采油的全过程进行综合分析,总结出一套节点分析的方法,通过运用节电分析法,降低了机采井能耗,对机采节能工作具有指导意义。

关键词：抽油机井,耗电,机采节能,节点分析法

参考文献

抽油机井的平衡调整 篇7

关键词：抽油机,平衡块,研制,调整工具,快捷,省力,安全

一、抽油机平衡块调整原因及方法分析

1. 抽油机为什么要安装平衡块

抽油机井生产时, 上冲程需提起抽油杆和井内液体的重量, 驴头承受向上的力, 电动机要做出很大功, 下冲程时抽油杆柱依靠自重下落, 驴头承受向下的力, 这时电动机对抽油机反做功, 才能平稳完成下冲程操作;这种交变载荷不仅消耗了大量的电能, 而且严重影响了抽油杆、抽油泵、抽油机及电动机使用效率和寿命。为了保障电动机的平稳运行, 减少输出负载的变化, 目前常用的方法是在曲柄上安装不同重量的平衡块, 下冲程时储蓄能量, 上冲程时释放能量减小交变载荷。油井在生产的过程中, 根据产量、含水等生产数据, 需要经常对油井的泵挂深度、抽油泵规格、冲程、冲次等生产参数进行调整。参数调整后, 就要调整平衡块的位置来实现抽油机上、下冲程的负载的平衡。

2. 目前抽油机井调整平衡块的方法及工具的分析

(1) 利用吊车进行调整吊车配合, 需要三名员工进行操作, 每口井的费用在1500元左右。用工多, 费用高。

(2) 利用抽油机随机工具进行调整较重的平衡块调整不动, 受抽油机连杆的阻挡, 调整位置都受到了限制。

(3) 利用撬杠进行调整站在抽油机曲柄上不好使劲, 力量小了撬不动, 用力过猛容易掉下受伤, 存在安全风险。

二、研制一种新型的平衡块调整工具

1. 提出设计思路

(1) 工具的设计思路

利用顶丝力矩的原理, 将固定螺杆作为固定点, 在与固定螺杆配套的螺母两侧各焊有一个顶丝座, 使用时首先将抽油机曲柄停在水平位置, 根据平衡块需要调整的方向, 先将固定螺杆在抽油机曲柄适当的位置上紧固好, 然后在将焊有顶丝座的螺母安装在固定螺杆上, 将螺母的高度调整到合适的位置, 将顶杆旋入顶座母扣中, 通过调节顶杆的长度, 利用丝距力将平衡块推移到合适的位置, 如果一次不能将平衡块顶到位, 可以将顶杆旋出后, 将固定螺杆前移固定, 再次旋入顶杆对平衡块进行调整, 直至将平衡块顶移到合适的位置。 (顶座及顶杆设计见右图)

2. 平衡块调整工具的制作、现场试验及改进

第一次制作出来的工具为双顶丝驱动, 每个顶丝驱动端成90度交叉钻有两个φ12的通孔, 顶丝座垂直安装在固定杆的两侧, 利用φ10的钢筋制作出施力杆, 推动平衡块时需要利用两个施力杆同时推进两侧的顶杆, 且两侧顶杆的推进速度要一致, 否则平衡块会偏斜卡死, 施力杆要在顶丝驱动端的两个施力孔中交替更换, 使用操作时不放便且推进速度慢, 需要进行改进。 (见右图1)

第一次改进:将两个顶杆的装置改为一个顶杆, 将顶丝座安装在顶丝装置的顶端, 顶丝驱动端改为M30六方螺母, 利用250mm的活动板手进行驱动顶丝杆 (见右图2) 。使用活动板手在驱动这程中发现, 转动驱动杆三分之一圈后就要重新打一次板手, 不便操作。

针对第一次改进后通过力矩扳手测试, 推动平衡块时用力不大, 决定利用M30的套筒头制作一种与调整平衡块的工具相配套的专用工具, 工具制出来后, 在使用的过程中, 发现使用自制专用工具进行旋转丝杆时, 因受调整空间的限制, 专用工具的力臂过长不能转整圈, 力臂过短, 操作起来费力、费时, 使用效果不好。进行了三次改进, 使用棘轮板手代替专用板手, 利用棘轮板手转动顶丝杆, 不但提高了平衡块的调整速度, 而且也方便了操作, 调整了几口井的平衡块儿后, 发现顶丝杆丝距小, 整体长度240毫米, 完成一次平衡块的调整需要移动多次工具的固定底座。于是进行了第四次改进, 使用顶丝杆M30×400, 驱动端加工加的六方, 使用M36套筒的棘轮板手, 在顶丝与平衡块接触面间加上助力轴承, 减小顶丝端面与平横块间的摩擦损失。

三、平衡块调整工具现场使用及下一步的推广