实现抽油机低冲次运转的过渡轮_冯萌萌.pdf

设备产品/Equipment&Product石油石化节能 https:/在油田生产现场，常见的游梁式抽油机运转时，曲柄运转带动游梁、驴头做上下往复运动，从而带动抽油杆、抽油泵不断抽吸原油，经泵和杆将原油带出地面的过程1。目前在油田生产中最为常见的采油装置就是有杆泵采油装置2，其特点是机械结构合理、维护操作便捷、使用寿命长、适用范围广、投入产出比高，在所有有杆泵采油方式中占比达 90%以上。但抽油机井生产过程中，因油井供排关系不匹配，示功图会显示供液不足，工作制度不合理，即浪费了电能，又减少了设备的寿命，导实现抽油机低冲次运转的过渡轮冯萌萌1赵奇峰2于振强1夏洪刚2宋嘉羿1（1.大港油田第二采油厂；2.辽河油田欢喜岭采油厂）摘要：随着油田的不断开发，部分抽油机井出现供液不足、间歇出油的情况，从而导致抽油机泵效变差，电动机能耗大，下调冲次时受电动机轴直径、电动机皮带轮外径的制约，最低只能调至 2.5 次/min，电动机做功略有下降，但是与低液量相比仍消耗了较高的能耗，低产出高能耗导致单井管理成本居高不下。针对此情况，设计制作了一套降低抽油机转速的过度装置，通过轴传动原理实现减速目的，能够将抽油机冲次由 2.5 次/min 降低到 1.2 次/min，增加抽油泵充满程度的同时，降低了电能消耗。主要应用在结蜡严重的抽油机井设备上，避免了油井因长时间停井而造成蜡卡修井的可能性，取得良好的经济效益。关键词：抽油机低冲次；供液不足；电动机；采液单耗DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2023.01.011Realize the transition wheel of low rotation speed operation of pumping unitFENG Mengmeng1，ZHAO Qifeng2，YU Zhenqiang1，XIA Honggang2，SONG Jiayi11No.2 Oil Production Plant of Dagang Oilfield2Huanxiling Oil Production Plant of Liaohe OilfieldAbstract：With the continuous development of oilfields，some pumping wells have insufficient liquidsupply and intermittent oil production，resulting in poor pumping efficiency of oil well pump andwaste the energy conservation of motor When the impulse is reduced，it can only be adjusted to2.5 times/min at most due to the restriction of motor shaft diameter and the outer diameter of the mo-tor pulleyThe power of motor has only slightly reduced，but compared with the low liquid，it paysa higher energy consumption，low production and high energy consumption，which leads to the highcost of single well managementTo cope with this situation，a set of transition device has been de-signed and manufactured to reduce the rotation speed of the pumping unitThrough the shaft transmis-sion principle to realize the purpose of reducing speed，the stroke of pumping unit could be reducedfrom 2.5 times/min to 1.2 times/min，which increases the full degree of pumping pump and at thesame time which reduces the consumption of electricity energyIn particular，it has been applied tothe pumping unit equipment in the well with severe wax deposition to avoid the possibility of wax stuckworkover caused by long-term shutdown of oil wells and achieve good economic benefitsKeywords：low rotation of pumping unit；insufficient liquid supply；motor；unit liquid consumption第一作者简介：冯萌萌，技能专家，2009 年毕业于中国石油大学（华东）（石油工程专业），从事采油、油气集输、注水等工作，13920890583，，河北省沧州市黄骅市南大港采油二厂技师协会，061103。引文：冯萌萌，赵奇峰，于振强，等实现抽油机低冲次运转的过渡轮J石油石化节能，2023，13（1）：49-53.FENG Mengmeng，ZHAO Qifeng，YU Zhenqiang，et al Realize the transition wheel of low rotation speed operation ofpumping unitJEnergy Conservation in Petroleum&PetroChemical Industry，2023，13（1）：49-53.49石油石化节能 https:/冯萌萌等：实现抽油机低冲次运转的过渡轮 第 13卷第 1期（2023-01）致系统效率低、吨油举升能耗高、加快杆管磨损、检泵周期短等诸多问题；若工作制度偏小，沉没度高，液量低，则不能实现油井生产效益最大化3。1存在问题随着油田的不断开发，部分油井出现了供液不足、间歇出油的低效井现象，其采用的工作制度：冲程为 6 m；冲次为 33.5次/min。这类油井如果采取全天 24 h运转的开采方式，一方面会造成抽油机运转效率低、电量消耗大，同时也会使井下抽油泵空抽磨损增大，泵内间隙增加，降低抽油泵的泵效和使用寿命。在冬季生产时由于室外气温较低，单井集输管道还会因为长时间缺少流体经过，或流体流量少、流动性能差造成系统回压高的问题，严重时出现冻堵现象，如果不及时处理，就会影响生产时率，导致原油产量下降。目前油田大部分单位在进行集输管道解堵作业时没有专用设备，通常采用高 压 热 洗 车 高 压 泵 解 堵 或 电 解 车 高 压 电 加 热 解堵4，消耗大量的人力物力。为解决上述问题，生产现场将抽油机的普通控制 柜 更 换 为 专 用 的 变 频 控 制 柜（以 下 简 称 变 频柜），利用变频调速技术，通过传感器技术实现模糊控制，使机械采油的效率在运行过程中始终保持在最佳状态，有效杜绝了设备的空耗，从而实现了节能的目的5，减少设备直接启动时产生的大电流对电动机的损害。更换变频柜后，能够将抽油机的冲次最小值控制在 1.11.2次/min。但是由于其单价高，采购周期长等条件限制，变频柜的使用数量仅占所有抽油机井的 50%左右。不能使用变频柜的油井采取下调工作制度的方式增加泵的充满程度进而提升泵效。当井筒供液不足，会导致抽油泵充不满，引起泵效降低6。现场往往采取两种模式，第一种模式是实施间开制度，通过观察抽油泵液面的恢复情况不断摸索确定合适的开井周期，其缺点是冬季生产需要停井扫线，使单井管道内无液体停留，防止冻堵7。第二种调节冲次，是通过更换不同直径的电动机皮带轮来实现8。游梁式抽油机冲次是抽油机每分钟运转的次数，冲次的调节实际是通过更换抽油机电动机皮带轮，改变皮带轮直径大小，从而改变皮带的线速度，来实现抽油机每分钟运转的次数改变9。现场采用圆锥形轴伸的电动机约占 65%，以 YCH280-8型电动机为例，其外径为 73.22 mm，其他绝大多数电动机一样采用圆柱形轴伸，其外径为 79 mm。在轴伸上安装皮带轮后，为保证安全运转，皮带轮需要有一定的厚度，现场可以做到最小的皮带轮为145 mm，工作制度最小可以控制到 2.1 次/min，供液不足油井实测示功图见图 1，从图中可见油井供液不足更为严重，示功图刀柄特征非常明显10。2解决方案为解决上述问题，文中以实现抽油机低冲次运转为目的，设计制作了抽油机过渡轮，能够将冲次降低到 1.2 次/min，实现了提高泵的充满程度和延长抽油泵检泵周期。2.1结构设计该装置由支撑箱、轴承孔、环形板、转动轴、定位轴肩、第一皮带轮、第二皮带轮、第一轴承、连接法兰等组成，抽油机过渡轮结构见图 2。抽油机过渡轮的支撑箱固定，转动轴插设在支撑箱上，转动轴伸出支撑箱的两端与第一皮带轮及第二皮带轮固定。第一皮带轮与电动机的输出轴通过皮带连接，第二皮带轮与减速箱的输入轴通过皮带连接。电动机输出轴的运动传递至第一皮带轮、第二皮带轮与减速箱。在支撑箱内有转动轴，轴上的第一轴承与支撑箱密封配合，支撑箱上有注油孔，可以从注油孔向支撑箱内注入润滑第一轴承的润滑油，润滑效果越好，使用时间越长。图 1供液不足油井实测示功图Fig.1 Dynamics diagram of oil well real measures with insufficient liquid supply50设备产品/Equipment&Product石油石化节能 https:/2.2工作原理过渡轮采用轴传动的运转方式，在箱体两侧安装了两个皮带轮。使用时，电动机皮带轮通过皮带连接，将动力传递给过渡轮第一皮带轮，第一皮带轮利用轴连接的方式带动第二皮带轮同轴运转，通过皮带连接，再将动力传递给抽油机减速箱皮带轮，带动减速箱运转实现抽油机的上下往复运动。由于第二皮带轮的直径是按照所需工作制度计算得来，较第一皮带轮直径大，因此改变了抽油机减速箱的转动速度，最后改变抽油杆往复运动的时间，改变了冲次。支撑箱内采用飞溅式润滑，当轴旋转时，沉浸在润滑油中轴体带动润滑油到箱体上部，甩到滚动轴承表面上起到润滑作用。抽油机过渡轮使用状态见图 3。图 3抽油机过渡轮使用状态示意图Fig.3 Schematic diagram of using state of transition wheel ofpumping unit2.3辅助设计支撑箱的顶部具有注油孔，转动轴可转动地插设在支撑箱上，转动轴的两端均伸出支撑箱，两个第一轴承套设在转动轴上，支撑箱上具有两个轴承孔，第一轴承安装于相应的轴承孔，第一皮带轮与第二皮带轮分别固定在转动轴伸出支撑箱的两端，第一皮带轮的直径与第二皮带轮的直径不相等。将抽油机过渡轮放在抽油机的电动机与减速箱之间，抽油机过渡轮的支撑箱连接在一固定位置，转动轴转动插设在支撑箱上，转动轴伸出支撑箱的两端分别与第一皮带轮及第二皮带轮同轴固定。第一皮带轮与电动机的输出轴通过联组皮带连接，第二皮带轮与减速箱的输入轴也通过联组皮带连接，且皮带都处于紧绷状态。电动机的输出轴转动并通过摩擦力的作用带动皮带运动，皮带通过摩擦力带动第一皮带轮转动，第一皮带轮带动转动轴转动进而带动转动轴另一端的第二皮带轮转动，第二皮带轮则通过皮带带动减速机运动。由于第一皮带轮与第二皮带轮的直径不等，第一皮带轮与第二皮带轮的插入改变了减速箱的转动速度，最后改变了