节能抽油机节能效果对比试验研究

2006年第35卷第3期第60页OIL FIELD EQUIPMENT2006,35(3):60~62文章编号:1001-3482(2006)03-0060-03节能抽油机节能效果对比试验研究朱君,阮晶琦',孙慧峰2,王增藩1,李树群1.大庆石油学院,黑龙江大庆16318;2.大庆油田采油四厂,黑龙江大庆163511)摘要:游梁式抽油机是采油工程中最主要的人工举升方式,为减少抽油机井的能耗,降低原油的开朱成本,各抽油杋制造厂相继研制了多种结构形式的节能抽油机。由于节能原理不同,节能效果差别很大,如何公正、合理评价节能抽油机的节能效果,是人们普遍关心的问题。文章利用水力模拟试验井,以水为介质,在相同的条件下,以偏王式抽油机为参照机,以系统效率和节电率为节能效果的评价指标,对4种节能抽油机进行了对比试验,并绘制了系统效率和节电率与油井举升高度的关系曲线。试验结果表明,双驴头抽油机节能效果最佳,其次是下偏杠铃复合平衡抽油机。根据对比结果,提出了节能抽油机选择和使用的建议关键词:抽油机;节能效果;试验;系統效率;节电率中图分类号:TE933.107文献标识码:AComparative test study of energy-saving pumping and their effectZHU Jun, RUAN Jing-qi, SUN Hui-feng, WANG Zeng-fan', LI Shu-qun(1. Daqing Petroleum Institute, Daqing 163318, Chin2. No 4 Oil Production Factory, Daging Oil Field, Daqing 163511, ChinaAbstract: Beam pumping unit is the main artificial lifting method in production engineering. To reduce theenergy consumption of pumping unit and cut down the production costs of oil, many pumping unit manu-facturers develop and manufacture kinds of structure of pumping unit. Every structure of pumping unit isdifferent in energy-saving principle. The energy-saving result is quite different. How to evaluate justly andreasonably the energy-saving result of pumping unit is a question of general interest. Water power simula-ted experiment well is made use of in this paper, the water is medium, under the same condition, by refer-ence to offset pumping unit, system efficiency and electricity-saving rate is evaluation criterion of energy-saving result, a comparative test of four energy-saving pumping units is made and plot relationship curve about system efficiency and electricity-saving rate relative oil well lifting height. The results of tests indicatethat double-horsehead pumping unit obtain the best effect and the next is compound balance beam pumpingunit with downward beam balance weight. According to the result of that comparison, suggestions are adabout selecting and using energy-saving pumping unit.ords: pumping unit; energy-saving result; test; system efficiency; electricity-saving rate左右。以大庆油田为例,自1981年大面积转抽以1对比试验的必要性来,游梁式抽油机是油田最主要的人工举升方式,在游梁式抽油机是石油工业传统的采油方式之20多a的油田持续稳产过程中游梁式抽油机做出,也是迄今为止在采油工程中占主导地位的人工了很大贡献,截止到2004年底全油田的抽油机井数举升方式。在我国各油田的生产井中,大约有90%已达3万多口,占油田采油井总数的92.7%,总装使用的是游梁式抽油机。游梁式抽油机井的产液量机功率约为10.35×105kW,平均单井装机功率为占油田总产液量的65%占总产油量的75%。我国34HH中国煤化工毛电为547.71×10°目前有8万多口抽油机井,其能耗占油田总能耗的kWCNMHG×10kW·h,约占收稿日期:2005-07-19作者简介:朱君(1958-),吉林图们人,博土,教授,1982年毕业于大庆石油学院石油矿场机械专业,长期从事机械采油系统工程及节能技术方面的教学和研究工作朱君,等:节能抽油机节能效果对比试验研究61油田总用电量的30%左右低曲柄输出扭矩,进而达到降低匹配电机功率的目为实现油田可持续发展的战略目标,降低原油的开采成本,节能降耗,提高油田开发的经济效益,近d)下偏杠铃复合平衡抽油机工作时,游梁几年来,各科研院所和抽油机制造厂以节能降耗为偏置平衡重心的运动轨迹是一段圆弧,当重心处于目标,在抽油机节能原理和结构等方面开展了大量游梁回转中心的水平线上时,其力矩最大;当重心处的研究和开发工作。目前,在原油开采中,具有一定于回转中心的垂直线时,其力矩最小。利用这一变节能效果,且有一定应用规模的节能抽油机有偏置矩原理与曲柄平衡共同作用,可有效削减峰值扭矩,式抽油机、异型游梁式(双驴头)抽油机、下偏杠铃复改善抽油机曲柄轴净扭矩曲线的形状和大小,使其合平衡抽油机摆杆式游梁抽油机。由于节能抽油波动平缓并且消除负扭矩,减小抽油机的周期载荷机的节能原理不同,节能效果差异很大。为了评价波动系数,提高电动机的工作效率。节能抽油机的节能效果和节能范围,为油田工程技术人员应用和选择抽油机设备提供科学的依据,利·3水力模拟试验井的建立用报废的油井建立了水力模拟试验井。在试验井建立水力模拟试验井的目的是为了确立一个对上,以偏置式抽油机为参照机,对节能抽油机节能效比的标准,消除生产井中井液的含水、油气比、动液果进行对比试验。面和泵挂深度等因素影响,有较高的可比性,水力模2几种节能抽油机的节能原理拟试验井以水为介质,抽油机负载可调,在同等条件下,对节能抽油机的节能效果进行对比试验a)偏置式抽油机工作时,由于它具有较大选择位于大庆杏西油田北部的一个报废井作为的极位夹角(一般为5°~20°)使抽油机的曲柄转角水力模拟试验井,该井完钻井深为1609.4m,套管在上下冲程时为非对称循环,当曲柄转速不变时,悬深度为1605.6m,人工井底为1601.5m,射孔深点上冲程的时间就大于下冲程的时间,因此悬点上度为1480.5~1570.1m,在射孔段以上采用4553冲程时加速度和动载荷减小。另外在结构设计中型可钻式封隔器封堵,封堵深度为1350m。抽油增加偏置相位角,使减速器输出的最大净扭矩峰值机基础设计为万能基础,可安装各种形式的抽油机,降低,扭矩变化较均匀,扭矩波动系数减小,降低了抽油泵为56mm管式泵,泵挂深度为1200m,抽抽油机的装机功率提高了电动机的功率利用率和油杆为组合杆45mm×478mm+422×717mm,其行效率,达到了节能降耗的目的,但节能幅度是有他设备有地面管线,各种阀门,1.48m3的计量罐,10限的m3的水箱等,流程如图1。b)双驴头抽油机工作时,游梁后臂的长度变化与悬点载荷的变化相适应,依靠其游梁后臂有效长度的有规律变化,实现了悬点负载大(下冲程结束、上冲程开始)时游梁后臂长,平衡力矩大;悬点负载小(上冲程结束、下冲程开始)时游梁后臂短,平衡力矩小的工作状态,使减速器的扭矩变化接近正弦变化,与按正弦变化的曲柄平衡扭矩相对应,加强了抽油机的平衡效果,减小了曲柄净扭矩的波动,降低了驱动抽油机电动机的装机功率,达到了节能降耗的目的2。c).摆杆式游梁抽油机通过二次平衡来改变抽油机扭矩因数的变化规律,实现加强平衡效果,达到节能的目的。摆杆抽油机工作时,装在曲柄销上的滚轮在摆杆的轨道上往复滚动,使自重较大的摆杆上、下摆动,带动连杆运动,实现抽油机驴头悬点THS中国煤化工网CNMHG1一xm翻;4一细眾;5一管;4一油管的上下往复运动。借助于摆杆装置,利用杠杆原理5一水箱:6—计量罐;7—井口;8-抽油机;9一抽油杆;在运动过程中进一步调节抽油机的平衡,实现了降图1水力模拟试验井示意62OIL FIELD EQUIPMENT2006Vol.35№34节能抽油机节能效果对比试验出扭矩的波动系数小,节能效果最佳,与偏置式抽油机相比,在200~800m动液面范围内均有节能效对比试验方法参照《机械采油井系统效率测试果,最高系统效率为69.04%,系统效率平均提高方法》(SY/T5266-1996)的规定进行。7.2%,最大有功节电率为20.71%。其次是下偏杠在水力模拟试验井上对4种不同结构形式的节铃型游梁复合平衡抽油机,它采用游梁复合平衡,其能抽油机进行了对比试验,这4种机型为平衡原理与双驴头式游梁式抽油机相近,与偏置式CYJYC10-3-37HB型、偏置式抽油机、YCYJ103-抽油机相比,在200~800m动液面范围内均有节37HB双驴头式游梁式抽油机、CYJB10-3-37HB型能效果,最高系统效率为66.76%,系统效率平均提摆杆式抽油机和PCYJ0-3-37HB下偏杠铃复合平高5.6%,最大有功节电率为20.04%。摆杆式抽油衡抽油机,冲程和冲次均为3m和6min-,每种机机基本与偏置式抽油机相同,不节能。由图2和图型测试4个点,试验井的动液面分别为200、400、3可以看出,系统效率随着动液面深度的增加而增600、800m,误差为士5m。根据测试结果,作出系加,与偏置式抽油机相比,双驴头抽油机和下偏杠铃统效率随动液面的变化曲线和有功节电率(与偏置抽油机系统效率在200~800m动液面范围内提高式抽油机对比)随动液面的变化曲线。测试结果如的幅度基本相同。有功节电率随着动液面深度的增图2和图3。加而减小,其原因是随着试验井动液面深度的增加抽油机的负荷增大,提高了驱动偏置式抽油机电动机的功率利用率,能量损失减少,节电率下降5几点认识+-CYJYC1)水力模拟试验井为节能抽油机节能效果的000评价建立了没有干扰因素、条件相同的检测平台,其PCYJ检测结果能真实反映节能抽油机的节能效果。2)每种工况测量4个点,测试结果用曲线表示,可直观地反映节能抽油机的节能效果。150250350450550650750850举升高度/m3)以偏置式抽油机为参照机,双驴头抽油机节能效果最好,平均节电率为13.53%,其次是下偏图24种节能抽油机系统效率对比曲线杠铃复合平衡抽油机,平均节电率12.72%,摆杆式抽油机基本不节能YcYJ4)从节能效果来看,在油田应推广使用双驴-CYJB头抽油机,应为新井投产首选机型。对在用的常规15抽油机和偏置式抽油机进行技术改造,将其改造为下偏杠铃复合平衡抽油机参考文献[1]王守民陈文华,国产节能型游梁式抽油机的性能对比分析[机电工程,2001,18(6):80-84[2]苏德胜,刘先刚,游梁式抽油机节能机理综述[.石150250350450550650750850油机械,2001,29(5):49-53举升高度/m[3]王尚元,唐卫军.新型摆杆式游梁抽油机[J].石油矿图33种节能抽油机的有功节电率中国煤化工(与偏置式抽油机对比)对比曲线平衡游梁式抽油机的CNMHG从4种机型对比结果看:双驴头式游梁式抽油1,30(4):24-26机采用变游梁后臂长度,平衡效果好,使其减速箱输[5](SY/T5266-1996),机械采油井系统效率测试方法