抽油机井皮带

抽油机井皮带（精选7篇）

抽油机井皮带 篇1

1 前言

抽油机是油田机械采油的主要地面设备, 目前国内各油田使用的抽油机型号越来越多, 但比较常用的类型是常规型游梁式曲柄平衡抽油机, 我所管的抽油机井都是这种型号。在巡回检查中发现南3区5排235抽油机皮带断以后, 按照操作规程更换符合要求的新皮带, 检查抽油机周围无障碍物后, 启动抽油机。第二天我到该井录取资料, 发现油压、套压、电流都略有上升, 第三天录取资料参数继续上升。在平常的工作和学习中我知道抽油泵、抽油杆、油管等井下设备所处的工作环境恶劣, 常年受砂、蜡、水、油的作用, 受摩擦、动载荷的影响。因此, 抽油机井下出现各种故障在所难免, 有的可自行处理如光杆断, 维修班可打捞更换新的光杆。抽油机皮带磨断班组人员就可以更换新的皮带。但是, 在实际过程中有些故障往往存在着分析不清、判断不明, 而影响油井的运转时率和产量, 浪费资金。因此, 正确地分析判断故障, 对于提高油井的运转时率, 多产原油, 节约资金, 都具有一定的实际意义。

南3区5排235井是一口正常生产井, 1997年打加密井周围注水井停注降压, 在南3区5排235井东北方40米位置钻井队正在钻井施工, 这阶段该抽油机井连续出现了皮带断。

2 抽油机井发生故障原因及处理

2.1 抽油机皮带正常运转磨损造成的皮带断

抽油机正常生产时是通过皮带将电动机的高速旋转动力传递给减速箱的输入轴, 经中间轴带动输出轴, 输出轴带动曲柄作低速旋转运动。抽油机皮带摩擦力很大, 长时间高速旋转造成皮带破股、断裂。如果是此原因造成的皮带断只需要按照操作规程更换新皮带即可。

2.2 抽油机皮带“四点一线”不合格

抽油机皮带“四点一线”是指从减速箱大皮带轮, 电动机皮带轮边缘拉一条线通过两轴中心, 这四点在一条直线上。抽油机皮带四点不一线时皮带轮在高速旋转的过程中使皮带发生窜槽磨损加大, 造成皮带损伤程度加大寿命降低。如不在一条直线上, 需要用电机顶丝调整电动机位置来达到“四点一线”。

2.3 电动机固定螺栓或滑轨固定螺栓松动、断裂

固定螺栓断后造成电动机震动加剧, 电动机的位置发生变化, 抽油机皮带“四点一线”发生变化造成皮带磨损严重。这种情况需要及时发现更换新的固定螺栓, 并扶正蹄铁对脚紧固电动机固定螺栓。

2.4 抽油机负荷大, 发生卡泵, 抽油机井严重不平衡

抽油机上冲程和下冲程电流相差大, 严重不平衡, 抽油机运转时皮带摩擦力加大磨损严重, 缩短了抽油机皮带的使用寿命。抽油机井出砂后, 电动机工作的声音不正常, 抽油机负荷明显增大, 用手摸光杆有震动感觉。从功图上分析有锯齿状。当油井结蜡后, 上行冲程中抽油机负荷增大, 下行时负荷减小, 而电动机的上行电流增加, 下行电流比正常时也增加。光杆下行困难, 严重结蜡时光杆下不去。油井产量减少, 测出的示功图圈闭面积要大。

发生此现象洗井是解除油井故障的主要方法, 洗井时的注意事项:

(1) 洗井液要根据井内液体情况而定, 不含水或含水在20%以下的油井应使用原油作为洗井液, 含水大于20%的井用水作为洗井液。

(2) 洗井液的温度要求为70-80摄氏度, 出口温度不低于60摄氏度。

(3) 冲洗时采用反循环洗井, 洗井液用量不少于井筒容积的2倍, 排量由小到大逐步提高, 一般为15-30m3/h。

2.5 抽油机输入轴大皮带轮或电动机皮带轮两轮角槽损坏, 输入轴和电动机皮带轮角槽内有赃物, 杂质。

输入轴大皮带轮或电动机皮带轮角槽有损伤, 输入轴大皮带轮和电动机皮带轮角槽内有杂质, 抽油机皮带与轮槽接触面减少都会造成皮带磨损严重。

因为抽油机大皮带轮的作用是电动机把高速旋转的动力传给皮带, 再由皮带传给大皮带轮, 由大皮带轮带动输入轴, 它是减速器做功运动的桥梁。所以皮带轮也是非常重要的部件。它的好坏也决定着皮带的使用寿命, 更决定抽油机的运转。

抽油机输入轴大皮带轮或电动机皮带轮有损坏的要及时更换相同型号的皮带轮;皮带轮角槽里有赃物或杂质的要及时清理干净。

2.6 减速箱输入轴发生串轴

减速箱轴与齿轮安装不正或齿轮结构不合理, 配合不好, 在运转过程中产生轴向推力造成串轴。抽油机在运转中由于输入轴串轴而造成皮带发生串槽, 皮带始终不能“四点一线”。对于有串轴现象的减速箱应及时修理更换。

2.7 抽油机皮带制造质量差, 长度不一致

每组皮带长度一定要合适, 不能有长有短, 更换新皮带不要按旧的皮带量, 要选择合适的、长度、宽度一致的皮带。如果是单根的新皮带, 发现长短不一, 可将长的用在一组, 短的用在一组。否则拉力不是均匀平均分配而是集中到少数皮带上, 就会缩短皮带使用寿命。同时要保持皮带的清洁, 不要沾染油污。

3 找出主要原因采取措施

南3区5排235井更换好皮带后, 启机时发现抽油机负荷增大, 电动机发出嗡嗡的异常响声, 我们怀疑是井下故障, 录取电流:上、下电流值比平时都增大了两倍多, 油压表指针打到头, 打开取样阀门放空, 发现放出的已经不是褐色的油样, 其中有灰白色的东西。这时马上停机将情况反映给技术员及矿地工队, 经过分析确认取出的油样中有大量的钻井液, 简称为泥浆。在钻进的过程中, 当钻到了与南3-5-235井相连通的层, 泥浆就这样进入生产井, 抽油机井不断运转钻井泥浆就随着油井的采出液一起采出, 造成抽油机负荷增大。这是该井发生故障的真正原因。遇到这种情况必须马上关井以免损害污染油气层, 造成重大的经济损失。

4结论

抽油机井发生皮带断, 会影响抽油机的正常运转, 降低运转时率, 影响油井产量。如果这时抽油机停止运转但电动机由于保护器失灵没有动作还在空转, 时间长会造成电动机烧坏, 产量和财产损失就会加大。所以为了减少和避免产量和财产的损失, 我们在日常巡回检查中一定要认真检查, 录取好电流、压力等基础资料, 发现抽油机皮带断要及时更换合格的新皮带。减速箱输入轴发生串轴的要及时汇报更换减速箱;皮带松驰要及时调整皮带松紧;皮带破损严重的要及时更换新皮带, 更换的新皮带一定要保证皮带松紧适度, “四点一线”合格, 并且固定螺丝一定要对角紧固。发现抽油机负荷增加时要查明原因及时处理。确保抽油机的正常生产。

参考文献

[1]荀永年.《采油工人技术等级考试题解》大庆石油管理局培训部编

[2]曲广玲, 胡博仲, 王怀孝等.《全国石油系统青工技术比赛试题汇编》编写组

抽油机井皮带 篇2

1 现场更换抽油机井皮带操作调查分析

现场更换抽油机井皮带操作, 待抽油机停稳后, 松开电动机底座两条顶丝, 且使顶丝头部退到座内, 防止移动电动机时碰伤顶丝, 卸松底座四条螺栓。用撬杠向前移动电动机底座, 使皮带松弛。盘动皮带, 取下旧皮带, 安装新皮带。用撬杠向后移动电动机底座, 利用前顶丝将电动机向后顶, 在顶的过程中要试皮带的松紧度, 当电动机顶到位后, 用后顶丝调整“四点一线”。检查皮带松紧度的方法:单根皮带在两轮中间位置下按皮带1-2指为合格;联组带在两轮中间位置用手掌下压皮带, 达到10-20mm且松开后能复位为合格。“四点一线”是指通过皮带轮与电动机轮的中心引一条直线, 与皮带轮和电动机轮的边缘相交成四个点, 使皮带轮和电动机轮平面四个点在一条直线上。待皮带松紧度和“四点一线”均合格后, 对角紧固电动机底座固定螺栓, 完成更换皮带操作。这种更换皮带操作不仅操作复杂, 费时费力、影响产量, 还存在身体磕碰等人身意外伤害的安全风险, 同时也降低了抽油机井开井时率。由此, 现场更换抽油机井皮带操作过程中, 存在着以下几个方面的弊病:

1.1更换皮带操作前, 更换抽油机井皮带操作前, 要先卸松电动机前后顶丝, 再卸松电动机底座四条固定螺栓, 双手下压皮带或借助撬杠, 使电动机向前移动, 方能取下旧皮带, 换上新皮带。操作复杂, 费时费力。由于操作空间狭小, 还存在身体磕碰减速箱、抽油机底座等人身意外伤害的安全风险。1.2

换上新皮带后, 调整好皮带松紧度后, 还要检查皮带“四点一线”合格后, 再对角坚固电动机底座固定螺栓, 完成更换皮带操作。整个操作过程工序复杂, 增加了停井时间, 降低了油井产量。

1.3更换皮带操作耗时长, 影响油井开井时率。

2 快速更换抽油机井皮带装置的研制

针对现场更换抽油机井皮带操作存在的弊病, 研制了快速更换抽油机井皮带装置。

该装置主要由转轴、抽油机的底座、电机滑轨、可移动的钢板、电机顶丝、顶滑轨的顶板、顶滑轨的丝杠、紧固滑轨的螺栓、支撑板、橫杠、电机、紧固钢板螺栓12个部件组成。首先将电机与电机滑轨通过螺栓固定在一起。转轴一端焊接在可移动的钢板上, 一端焊接在电机滑轨上。通过可移动的钢板左右移动将电机皮带轮与抽油机大皮带轮“四点一线”调整好, 并用紧固钢板的螺栓将钢板固定在横杠上。

更换皮带时松紧固定滑轨的螺栓上的螺母。正向旋转丝杆丝杆顶在支撑板上, 使顶板上移将滑轨上抬, 将紧固滑轨的螺栓外移。然后继续正向旋转丝杆滑轨上抬, 使新皮带能够轻松换上。再反向旋转丝杆使滑轨下移, 将紧固滑轨的螺栓上好。再用螺栓上的上下螺母将滑轨固定住。电机在正常运转时滑轨与抽油机底座有100-150夹角。其作用是能通过紧固螺栓上的两个快速调节螺母来调节抽油机皮带的松紧, 使皮带的松紧度达到最佳, 从而延长皮带的使用时间。更换皮带或调节皮带松紧整个过程只需要一把活动板手就能完成, 省时省力。

3 现场应用效果分析

经现场实际应用, 快速更换抽油机井皮带装置具有如下优点:

3.1加力杆安装在电机前端, 操作人员不必在抽油机平衡块旋转区域及减速箱附近操作, 避免了身体磕碰等人身意外伤害的安全风险。

3.2单人只需一把活动扳手松快速拆装螺栓, 然后旋转螺杆就能实现更换皮带操作。减轻了操作人员劳动强度, 提高了工作效率。

3.3更换皮带时电机不再左右调整, 能很好的保持抽油机井皮带“四点一线”, 延长了皮带的使用寿命。

3.4单井更换电机皮带用时由原来的25分钟缩短到现在的4分多钟, 减少了因停机时间长造成的产量损失。

3.5由于更换抽油机皮带用时缩短, 提高了抽油机井开井时率。

4 推广前景

研制的快速更换抽油机井皮带装置, 在现场应用过程中取得了较好的效果, 具有较高的应用和推广价值, 不但避免了人身意外伤害的安全风险, 并且能够快速、便捷地进行更换皮带操作, 使得单井更换皮带的时间缩短了20分钟, 按每年全公司更换皮带100井次计算, 全年减少时率影响333小时, 按每小时产油量0.1吨计算, 全年增产33.3吨, 该装置制作简单方便, 实用快捷, 推广前景十分广阔。

摘要：目前, 国内各大油田生产现场, 大部分油井为抽油机井开采, 抽油机转动的动力是由电机通过皮带传送的。在抽油机生产过程中, 由于各种原因, 经常造成皮带磨损、断裂, 需要更换皮带来保证抽油机井正常生产。生产现场更换皮带, 不仅费时费力、影响产量, 还存在身体磕碰等人身意外伤害的安全风险, 同时也降低了抽油机井开井时率。研制的快速更换抽油机井皮带装置, 具有结构简单, 操作快捷、方便等特点, 通过现场应用, 取得了较好效果。

关键词：更换抽油机井皮带装置,研制,应用效果

参考文献

[1]中国石油天然气集团公司职业技能鉴定指导中心编, 采油工, 石油工业出版社, 2011年3月出版.

抽油机井皮带 篇3

1 抽油机井皮带断裂的原因

在研究分析抽油机皮带断裂的时候,发现主要有内因与外因有两种。首先,内因。抽油机皮带断裂的内因主要有两方面。一方面为皮带寿命因素[1]。任何事物,质量在如何保证,均有一定的使用期限。抽油机皮带长时间运转、磨损,同时受到风雨的侵袭,表面会出现老化的现象。一旦出现老化,就会降低皮带的韧性,皮带槽就会出现很多裂口。这时候皮带断裂其实也是一种正常现象。另外一方面就是皮带自身质量因素。在生产抽油机井的时候,不同厂家,不同生产人员,会导致皮带的质量存在明显差异。在实际中可发现,有的皮带使用很短的时间后就会出现断裂的现象。在观察断裂的皮带,发现其中有很多的尼龙绳。同时不同生产厂家,皮带生产的规格也不相同。其次,外因。第一,环境影响皮带的使用寿命。在梅雨季节、雨水较多的时候,皮带与皮带轮之间的缝隙会有很多的雨水,这时候就会减小皮带之间的摩擦力,打滑现象时有出现,导致皮带轮丢转干磨,在转动的时候出现刺耳的声音。如不及时调整,就会烧毁皮带,影响正常的生产。第二,抽油机井热洗不完善。通常情况下,抽油机井都有都有热洗周期。在抽油机皮带转动一定时间后,相关的设备上就会出现结蜡的现象,影响抽油机井生产效率。情况严重的时候还会出现卡带的现象。即皮带上冲的时候,蜡抱死了杆或泵,导致抽油机的曲柄转动出现困难。但是这时候电动机始终在不停的运转,电轮机的皮带在一个点上旋转,导致皮带非常容易出现烧断。第三,抽油机的平衡与井底负荷影响皮带使用周期。在抽油机运转的时候,其平衡度不够就会导致设备运转的时候不均匀,皮带的稳定性会相对的降低,降低皮带韧性,影响皮带运行,导致皮带非常容易出现断裂的现象。

2 预防抽油机井皮带断裂的措施

在油田生产的过程中,抽油机属于非常重要的设备。但是抽油机的设备在生产期间容易出现断裂的现象。基于这一点,就应采取有效措施预防抽油机井皮带断裂。

2.1 提高抽油机生产质量

对油田生产开发来说,抽油机是非常重要的设备。针对抽油机的使用寿命,人为操作难以改变,但是在生产抽油机的时候,可保证抽油机生产质量,以此延长皮带的使用寿命。在此期间应注意皮带轮的直径是否合理,皮带质量是否达标均会对皮带使用时间产生影响。为避免这方面因素影响皮带寿命,降低抽油机皮带断裂发生率。为满足实际生产的需要,应根据油田生产的实际情况,更换与之相配套的皮带轮。唯有在保证皮带质量,更换规格相符的皮带轮基础上,才能够避免皮带经常断裂的现象出现。

2.2 及时热洗抽油机

如果抽油机热洗不及时,就会出现抽油杆与泵抱死的现象,影响曲柄的运转。并且还应认识到,热洗其实也会对皮带的使用寿命产生影响。因此,在热洗抽油机的时候,需要保证热洗时的压力、温度、时间以及排量。唯有热洗时候各项指标均达标,才会促使电动机在合理的负荷下运转,以此便可延长皮带的使用寿命,降低油田生产成本。同时还应注意,及时调整抽油机冲程、开关井的周期以及冲次等,促使抽油机的液面达到合理的高度,保证抽油机在合理的参数下运转[2]。

2.3 改善抽油机工作环境

工作环境对抽油机皮带的影响非常明显。为减少环境因素对抽油机皮带的影响,工作人员必须心中有数。改善抽油机的工作环境,做好防潮处理工作,同时工作人员应当在雨水到来之前检查设备,及时调整皮带的松紧度,避免皮带出现打滑的现象。对于雨水比较严重的油井,应在雨水到来之前关闭,避免出现皮带烧毁的现象。雨水停止后,启动抽油机,避免影响到正常的生产。与此同时,还应特别注意气候温度的影响,注意热胀冷缩对皮带产生的影响,加强检查力度。

2.4 保持抽油机平衡度与井底的符负荷大小

为避免抽油机平衡度不达标影响抽油机的运转,应当及时测量电流。如果出现异常情况,加强维修,及时调整平衡度,促使电流达到平衡状态,促使在电机的影响下,载荷相近,保证抽油机皮带运转达到相对稳定的状态,减少皮带的耗损量。

3 结语

总而言之,在油井开发生产的过程中,抽油机作为一种非常重要的设备,对油田开发具有非常重要的作用。面对抽油机井皮带断裂的各因素,应当及时采取有效的防治措施,减少皮带断裂的现象,提高皮带运转效率。

参考文献

[1]徐立珉.抽油机皮带断裂成因分析与预防措施[J].内江科技,2015,36(2):51-51.

降低抽油机井能耗 篇4

表1、表2分别为小组概况和小组成员表。

选题理由

大庆油田第六采油厂作为先导技术的大实验区, 承载着“经济采油、科技兴油”的重任, 降低抽油机井能耗是实现这一要求的重要举措。表3为2007年采油六厂抽油机井整体生产水平。

统计到2007年12月底喇嘛甸油田抽油机开井1 809口, 年耗电1.34×108kWh, 占机采能耗的42.54%, 所占比例较高。

抽油机井系统效率是有效能量与系统输入能量比值, η= (ρ·g·H·Q) /86.4P1。

电机负载率是电机输出功率与额定功率的比值, β=P2/PN。

这两项指标可直接反映抽油机井生产耗电水平。统计2007年采油六厂抽油机井系统效率与电机负载率情况见表4、表5、图1、图2。其中系统效率为30.18%, 负载率为23.67%。

统计表明:2007年六厂抽油机井系统效率低于30%的井有1 019口, 占64.99%;电机负载率低于25%的井有994口, 占63.39%, 所占比例较高。这说明喇嘛甸油田存在抽油机井能耗损失严重的问题。

现状调查

活动课题确定之后, QC小组成员通过现场测试、能耗节点分析、数据统计等方法寻找症结问题。

抽油机井系统效率总体分为地面效率和井下效率两部分, 即:η (系) =η (地) ·η (井) 。悬绳器以上包括电动机、皮带传动、减速箱及四连杆机构4个能耗节点;悬绳器以下包括盘根盒、抽油杆、抽油泵和井下管柱等4个能耗节点 (图3和表6) 。

上述分析可知:能量损失涵盖了地面、地下两部分, 主要源于:机械设备、抽汲参数、生产工况、地层条件、管理及其它等五方面。小组成员对2007年全厂1 568口能耗测试井从九方面进行调查 (表7和表8) , 统计发生频次, 用数据说话, 做到症结问题确定真实、客观。

由表8可知:机械设备不合理和抽汲参数不匹配两项问题占总频次的80.70%, 是造成抽油机井能耗高的症结问题。

确定目标值

2008年QC小组活动工作量预计为:参数优化250口井, 电机匹配300口井, 节能改造50口井, 全年工作量约为600口井。预计工作完成后, 全厂总装机功率可由6.61×104kW下降到6.11×104kW, 下降0.5×104kW, 由公式β=P (有功) /P (额定) 可知, 负载率可上升到25.70%。同时这600口井工作量可解决症结问题的50%以上, 通过计算系统效率可以提高到30.5%。

原因分析及要因验证

QC小组成员运用关联图对症结问题逐层剖析原因 (图4) , 深入挖掘末端因素。

QC小组成员通过现场测试、技术调研、数据统计对关联图中10条末端因素逐条验证, 确认是否为要因。

1 验证一电机装机功率偏大

抽油机井在生产中选配电机, 往往考虑起动与过载能力, 留有较多功率裕量, 电机装机功率偏大, 增加损耗。统计1 568口能耗测试井数据, 见表9、表10、图5。

结果表明:目前全厂平均负载率水平偏低, 主要集中在25%以下, 其中占能耗测试井67%的普通异步45、55、75kW电机平均负载率仅为20%, 问题更为突出。因此电机装机功率偏大是目前亟待解决的耗能重点问题, 是要因。

2 验证二使用非节能型电机

普通电机的启动转矩倍数只有1.8倍, 选用时为考虑启动和峰值转矩的需要, 提高了装机功率, 造成了“大马拉小车”现象。而节能电机的启动转矩为3.6倍, 其具有启动转矩大, 过载能力强的特点。因此使用非节能电机是造成能耗高的一个要因。

3 验证三使用非节能型抽油机

常规同异相型抽油机相比, 净扭矩数值较大, 能耗高。比较80口同产液量CYJ10-4.2-53HB型与CYJY10-4.2-53HB型的能耗, 常规抽油机平均单井能耗为10.71kW, 异相型为10.19kW, 高出0.52kW (见图6) 。因此使用非节能型抽油机井是造成能耗高的要因。

4 验证四抽油机使用年限长

统计采油六厂使用年限超过15年, 设备运行效率较低的抽油机井有528口, 占总井数27.7%, 会随今后管理工作逐步更新, 不是该次活动解决的主要问题, 是非要因。

5 验证五冲次偏大

QC小组在井中进行试验:泵径D=56mm, 泵挂L=1 100m, 冲程2.622m不变, 依次调大冲次发现, 相同举升高度, 随冲次增大, 系统效率下降, 变化较大, 是要因 (图7) 。

6 验证六泵型偏小

从图8看出:较小泵径必须在较高的抽汲速度下得到所要求的产液量, 其水力和摩擦损失较大, 增加了能耗, 是要因 (图8) 。

7 验证七测试方法不正确

我们小组测试人员都经过专业培训, 取得了电工证, 能够正确熟练运用电参测试仪, 是非要因。

8 验证八测试仪器出故障

提高测试水平, 按规程操作, 可以减少或避免仪器损坏, 是非要因。

9 验证九皮带传动效率低

目前应用的皮带涨紧器可提高皮带传动效率, 皮带滑差率大大降低, 避免了丢转现象的发生, 减少单井平均冲次损失, 皮带的传动效率大大提高, 是非要因。

10 验证十盘根和轴承松动漏油

润滑良好的情况下减速箱传动效率为91%, 损耗较小。六厂每年对抽油机井全面检修, 更换优质机油, 较好地解决了这个问题, 是非要因。

经过分析共确定5条原因: (1) 电机装机功率偏大; (2) 使用非节能型电机; (3) 使用非节能型抽油机; (4) 冲次偏大; (5) 泵型偏小。

制定对策

表11为降低抽油机井能耗对策表。

对策实施

1 实施一:节能电机合理匹配

抽油机井电机合理匹配就是在考虑启动及过载能力的前提下, 根据产液和载荷的变化, 对电机进行优化调整, 以提高运行效率和功率因数, 从而达到节能目的。

(1) 电机匹配数学模型

在配备电机时, 首先应满足功率需求, 即电机实际功率不超过选配电机额定功率:

式中Pd—电机实际功率需求, kW;

PN—选配电机的额定功率, kW。

Pd可用下式计算:

式中Pr—光杆功率, kW;

ηc—抽油机在曲柄一转中的平均效率 (电机轴至悬绳器) ;

CLF—周期载荷系数。

式中Ie—均方根电流, A;

Im—平均电流, A;

Ii—对应每个曲柄转角启动电流, A。

除满足功率要求以外, 还应满足最大扭矩的要求, 即传到电机轴上的最大扭矩不应当超过电机允许的最大扭矩, 即:

式中Tmax—曲柄轴最大扭矩, kN·m;

k—电机的过载系数;

ηm—电机轴至曲柄轴效率;

ω—曲柄角速度。

电机的输入功率等于轴功率与电机内损之和。当电机轴功率周期性变动时, 其输入功率亦随之变动。1个周期内平均输入功率P1m可用下式计算:

式中PO—电机空载损耗, kW;

P1m—电机平均轴功率, kW;

η—电机效率。

(2) 电机匹配的步骤

一是合理选井:优先对全厂电机负载率低于20%的井进行匹配;

二是现场测试:运用电参测试仪测试启动、瞬时电流及前后期效果;

三是理论计算:求得周期载荷系数, 在满足最大启动扭矩的约束条件下, 算出装机功率;

四是逐级替换:制定“一换三”匹配原则, 即投入1口永磁节能电机, 通过逐级匹配、统筹调换, 完成3口井节能任务。

(3) 应用效果

截至到2008年12月底共匹配电机301口井, 平均有功下降1.55kW, 单井日节电37.20kWh, 负载率提高到25.72%, 提高了6.63% (表12) 。

2 实施二:普通电机改造成双功率节能电机

2008年QC活动中采取技术改造方案, 进一步拓展节能空间。双功率电机改造是在单槽内下入双线, 形成双绕组, 满足油井重载启动、轻载运行的条件, 具有降低能耗和提高负载率的双重效果 (图7) 。

到2008年12月双功率电机已改造32台。测试表明, 平均单井有功功率下降0.97kW, 单井日节电23.28kWh, 负载率提高到21.26%, 提高了4.38% (表13) 。

3 实施三:常规型抽油机加下偏杠铃节能改造

抽油机井改造主要在游梁尾端加装一套下偏杠铃装置, 改造后下偏杠铃的质心运动轨迹为绕中轴支座的一段圆弧, 其半径不变但力臂值变化。小组成员在实施过程中针对“提高节电及平衡效果”应用了PDPC方法 (图8) 。

按照线路 (1) 活动, 选取3-3366井现场试验 (表14) 。

按照线路 (2) 活动, 用抽油机井平衡检验原则, 对效果进行分析。

(1) 有功功率下降, 具有较高的有功节电率。

(2) 在平衡条件下上、下冲程时间相同。

(3) 在平衡条件下上、下冲程电流峰值应该相等。

3-3366井加下偏杠铃改造后, 有功功率从19.96kW下降到19.0kW, 下降了0.96kW, 有功节电率较低仅为4.81%;改造后上电流为55A, 下电流为45A, 电流平衡度仅为81.8%, 应用平衡检验原则发现节电效果不理想。QC小组通过抽油机井扭矩曲线分析原因 (图9) 。

从扭矩平衡曲线中可以看出, 载荷扭矩曲线是一条偏态曲线, 上冲程中载荷扭矩的峰值比下冲程高。由于平衡扭矩曲线是标准的正弦曲线, 所以当这两条曲线叠加后, 得到的净扭矩曲线:波动变化的频率、幅度较大, 波形不平缓。由于净扭矩曲线的变化规律直接反映瞬时功率和耗电情况, 得知3-3366井节电效果不明显的原因是曲柄轴扭矩不平衡, QC小组成员把削减载荷扭矩的峰值, 使净扭矩波形变得平缓, 做为节能改造实施过程的“突破口”。

按照线路 (3) 活动, 进行复合平衡计算, 得到曲柄轴半径, 确定改造方案。

通过计算发现实际曲柄轴半径大于理论值, 应该通过增加平衡块配重减小曲柄轴半径, 现场改进措施是:把下偏杠铃由空心变成实心。重量增加500kg。

按照线路 (4) 活动, 现场改进应用。

改进后试验井3-3366井有功功率为16.92kW, 下降了3.04kW, 有功节电率达到15.23%, 比改造前提高了10.42%。目前完成30口井现场改造, 平均有功功率下降1.43kW, 平均日节电34.32kWh, 综合节电率达到10.97%。电流峰值降低, 上下电流达到平衡 (图10) 。

4 实施四:整体参数优化设计

整体参数优化设计方法是把抽油机井做为一个有机整体, 保证产液不变, 利用抽汲参数的多种组合, 找出能耗最低、运行状态最佳的经济结合点, 实现抽油机井高效运行的目的。主要是运用优化设计软件, 按照输入功率最低优选方案。

截止到2008年12月QC小组结合检泵时机实施整体参数优化264口井, 优化后, 产液上升11.58t/d, 系统效率提高9.59%, 有功功率降低1.51kW, 平均单井日节电36.24kWh (表15) 。

效果检查

2008年, 围绕抽油机井节能管理这项重点工作, 立足降低大庆油田采油六厂抽油机井能耗, QC小组做了大量工作, 有计划地完成了这个PDCA循环, 取得较好效果。

1 完成目标值

采油六厂2008年四季度能耗测试报表显示 (图11) :抽油机井系统效率为30.97%, 比2007年同期提高0.79%, 高出目标值0.47%;电机负载率为26.05%, 提高2.38%, 高出目标值0.35%。两项指标均处于大庆油田公司领先行列。

2 创造较好经济效益

表16为QC活动中采取的节能措施效果综合评价表。

3 社会效益显著

(1) 降低抽油机井运行能耗, 为经济采油的生产模式提供了技术支撑。

(2) 小组成员更加深刻领会到“小、实、活、新”的QC活动本质要求。

制定巩固措施

(1) 制定了“一换三”的电机匹配方法, 实现了“投入最少、匹配最佳、节电效果最明显”的目标。同时配合大庆采油六厂节能科编制了《第六采油厂重点能耗设备、节能产品管理办法》, 以厂文件形式印发到各采油矿遵照执行。

(2) 抽油机井整体参数优化设计方法已经形成一套完善的理论基础与技术规范, 自主编制了优化设计软件, 自主研制了抽油机井系统效率指标控制图, 根据该图可科学判断节能潜力, 对全厂节能工作提供技术支撑及指导。目前由我们QC小组完成的《提高抽油机井系统效率》节能讲义已经编制到中国石油天然气集团公司企业工人技师培训教材中。

攻关后, QC小组成员对2009年1～6月期间全厂能耗测试井进行普测 (表17) , 考察活动后到目前成果巩固及推广情况。

遗留问题及下步打算

抽油机井参数优化设计 篇5

关键词：抽油机,系统效率,参数优化

一、生产参数对系统效率的影响因素分析

1、生产参数对系统效率的影响

对一具体的油井而言, 在地面设备和油井产能一定的条件下, 不同的冲程、冲次、泵径、下泵深度、抽油杆柱组合对井下效率有较大影响。当泵挂深度确定时, 随油井产量的增加, 举升效率有先上升而后降低的过程。当产量、泵径、泵挂确定时, 冲次与井下效率的关系是随冲次的增加, 举升效率降低。因此, 长冲程有利于提高举升效率。当泵径、冲程、冲次确定, 泵挂深度变化时, 油井产液量随下泵深度的增加, 有先上升后降低的规律。当动液面一定时, 随着下泵深度的增加, 举升效率有先上升而后降低的规律。

2、参数优化设计在提高机采系统效率方面的作用

目前提高机采系统效率的基本思路是从影响系统效率的各个因素入手, 对各个数据信息进行对比分析, 用节点分析的方法对降低系统效率的重要因素进行重点分析, 充分利用先进的油井节能技术和管理方法, 对系统效率严重偏低的重点井进行重点治理。在充分发挥地面设备能力的同时, 应用优化设计软件, 通过单井产能的预测分析、原生产管柱的工况校核分析, 在泵径、冲程、冲次、沉没度、杆柱组合、管径组合的多种设计组合中, 选择满足产量需求, 系统效率较高、能耗较小的设计组合。可见优化设计是提高系统效率的关键。

二、优化设计软件的实施与应用

1、抽油井生产参数评价及优化技术思路

有杆抽油泵生产参数评价及优化设计的基础和核心是节点分析。油气井节点分析是运用系统工程理论, 优化分析油气井生产系统的一种综合方法。它是通过节点把从油藏到地面分离器所构成的整个油井生产系统按计算压力损失的公式或相关式分成段, 应用相应的数学相关式对系统的每一部分进行模拟计算。求解点的选择主要取决于所要研究解决的问题, 通常是选用井口或井底, 即求解不同条件下系统协调生产时的井口压力或井底流压及相应的产量。

PEOffice软件中的Prod Design生产参数优化设计模块可以很方便、快捷地实现油井生产参数分析及优化设计。

Prod Design对抽油井进行分析计算的理论基础包括:流体高压物性计算、IPR计算、多相管流计算。而这些计算都是建立在实验和经验模型的基础上。

2、PEOffice软件优化生产参数

PEOffice软件提供了一套科学的采油工程分析、优化与设计思路, 即:

第一步, 使用Field Assis模块进行区块工况分析, 从宏观统计角度分析哪些井属于供液不足、哪些井属于潜力区、哪些井属于生产故障等, 判断地层供液和井筒排液的协调关系。

第二步, 利用Prod Diag模块对需要优化或详细分析的井进行故障诊断, 找出其地层供液和井筒排液的不协调的原因, 并分析管柱受力是否合理、泵效组成等指标。

第三步, 结合Wellstring模块, 在充分了解管柱结构的基础上, 利用Prod Design模块进行生产参数的优化校核调整和设计分析。

第四步:通过制作措施实施后宏观控制图, 对设计结果进行验证, 分析措施效果。

3、实例分析

下面以中二中馆3-4的GD2-32-302井为例说明生产参数优化分析及设计过程。

1) Field Assis模块应用

应用Field Assis模块绘出中二中馆3-4抽油机宏观控制图, 可以看出GD2-32-302处在宏观控制图的断脱漏失区。

2) Prod Diag模块应用

利用Prod Diag生产故障诊断, 找出其地层供液和井筒排液的不协调的原因, 分析得出, 该井主要是受气体影响 (占32.27%) 及泵漏失影响 (占19.39%) 导致泵效偏低 (泵效为43.08%) 。下步可对该井实施参数优化, 同时检泵作业, 以提高泵效。

3) Pro Design模块应用

a、GD2-32-302井数据准备

该井基本情况:

地面原油密度:0.9 6 4 7 g/c m 3天然气相对密度:0.65

地层水密度:1.0 2 g/c m 3含水率:96.3%

气油比:2 4.4 5 m 3/m 3饱和压力:10.18 MPa

饱和温度:6 8.0 0℃油藏中部深度:1196.2 m

平均油藏压力:1 2.3 6 M P a平均油藏温度:68℃

地温梯度:0.03℃/m

生产套管级数:1油层套管外径 (mm) :177.8

油层套管下入深度 (m) :1 3 1 7.5油管级数:1

一级油管 (m m) :8 9/7 6井口温度:40.00℃

井口油压:0.40 Mpa

泵径:70m m冲次:9次/m i n冲程:3 m泵挂:745.3 m

b、井筒压力拟合

应用该井近期产液量VS动液面数据, 进行IPR拟合, 绘制IPR曲线。应用井筒压力温度数据, 进行多相管流拟合, 绘制多相管流曲线。同时拟合优选出多相流计算模型及修正系数。

c、GD2-32-302井节点分析计算

输入敏感性参数, 绘制IPR及TCP曲线。对比协调点与该井目前的实际产液量可知所建立的模型真实可用。

d、GD2-32-302井生产参数设计

对该井进行定产量设计, 设定目标产液量130m3/d, 计算得出10种参数优化结果。同时可根据需要进行参数优选。

原参数:Φ70mm*3m*9n/min*745.3m设计结果:Φ83mm*3m*6n/min*532m现场实施:Φ83mm*3m*6n/min*547.6m

三、认识及下步工作

(1) 优化设计在稠油井管理中如何进行——动态设计动态调整。

稠油转周井的优化设计需要动态优化, 动态实施, 保证周期内能够优化生产, 但无形中增加了基层单位的管理实施工作量, 如何落实到实处, 需要建立切实可行的制度。

(2) 建立数据源平台, 提高优化设计的效率。

把优化参数所需地质、工程、作业等源点数据加载到一个数据平台上, 可提高优化设计的效率。

(3) 建立相关管理考核机制, 完善保障措施。

抽油机井的平衡调整 篇6

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.

抽油机井提高系统效率简析 篇7

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。