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        叢式井一機(jī)雙采工藝平衡系統(tǒng)分析

        2012-11-16 06:39:18程曉佳大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠
        石油石化節(jié)能 2012年4期
        關(guān)鍵詞:懸點(diǎn)口井沖程

        程曉佳(大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠)

        叢式井一機(jī)雙采工藝平衡系統(tǒng)分析

        程曉佳(大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠)

        在外圍油田開發(fā)過程中,受地理?xiàng)l件的限制,為節(jié)約投資,叢式井應(yīng)用逐年增多。為減少叢式井生產(chǎn)中的能耗,降低一次性投資,開展了叢式井一機(jī)雙采工藝技術(shù)研究。平衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為叢式井一機(jī)雙采工藝的關(guān)鍵技術(shù),是決定該工藝是否能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的重要因素。從電動機(jī)做功入手對常規(guī)抽油機(jī)、一機(jī)雙采工藝的平衡系統(tǒng)進(jìn)行分析研究,確定了一機(jī)雙采工藝平衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使抽油機(jī)的平衡度達(dá)到了最優(yōu),保證了一機(jī)雙采工藝技術(shù)研究的順利進(jìn)行。

        一機(jī)雙采 平衡系統(tǒng) 節(jié)能降耗

        叢式井井口位于同一個(gè)平臺,相鄰油井井口間距一般在7~10m,滿足1臺抽油設(shè)備同時(shí)抽汲2口井的基本條件。為減少叢式井生產(chǎn)能耗,降低一次性投資,開展了叢式井一機(jī)雙采工藝技術(shù)研究。

        1 常規(guī)曲柄平衡抽油機(jī)

        常規(guī)曲柄平衡抽油機(jī)通過在曲柄上加平衡塊,使得在下沖程時(shí)懸點(diǎn)載荷和電動機(jī)一起對平衡塊做功,而在上沖程時(shí),平衡塊儲存的能量釋放出來和電動機(jī)一起對懸點(diǎn)做功,實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的平衡。

        圖1為典型的減速箱曲柄扭矩曲線,由曲線可以得出在這種平衡方式中,平衡重在曲柄軸上所產(chǎn)生的平衡扭矩隨曲柄的轉(zhuǎn)動按正弦規(guī)律變化。在常規(guī)曲柄平衡抽油機(jī)中,受其實(shí)際結(jié)構(gòu)制約,曲柄不可能無限短,連桿也不可能無限長,致使在這種抽油機(jī)中懸點(diǎn)載荷作用到曲柄軸上的載荷扭矩并不按正弦規(guī)律變化,即其隨曲柄轉(zhuǎn)動而變化的規(guī)律偏離了正弦規(guī)律;加上因懸點(diǎn)運(yùn)動的速度和加速度所帶來的附加動載荷的影響,使這種“偏離”越發(fā)加劇。因此,這種曲柄平衡抽油機(jī)的平衡效果并不理想。

        統(tǒng)計(jì)某油田敖包塔作業(yè)區(qū)40口六型機(jī)井,平均有功功率為3.53k W,利用這個(gè)數(shù)據(jù),設(shè)定抽油機(jī)沖速為5 m i n-1,則可估算抽油機(jī)電動機(jī)在一個(gè)沖程所做的功,即:E=P有功?t=42 360 N?m。

        通過計(jì)算可以看出常規(guī)曲柄平衡抽油機(jī)的電動機(jī)做功較大,能耗較高。

        2 叢式井一機(jī)雙采工藝

        叢式井一機(jī)雙采工藝?yán)脜彩骄谕黄脚_的條件,通過1臺電動機(jī)帶動2口油井的桿柱交替上下運(yùn)動,使得兩側(cè)油井載荷共同作用于動力軸上,實(shí)現(xiàn)雙井互動自平衡。圖2為叢式井一機(jī)雙采工藝結(jié)構(gòu)簡圖。

        叢式井一機(jī)雙采工藝由于取消了旋轉(zhuǎn)電動機(jī)驅(qū)動抽油機(jī)的減速器、連桿及曲柄傳動機(jī)構(gòu),2口井通過動力輪相聯(lián)接,使得兩側(cè)油井載荷共同作用于動力軸上,實(shí)現(xiàn)雙井互動自平衡,其平衡效果要好于常規(guī)曲柄平衡抽油機(jī)。

        由于該工藝通過1臺電動機(jī)帶動2口油井的桿柱交替上下運(yùn)動,因此平衡1號井上沖程過程的功等于2號井下沖程所做的功,反之平衡2號井上沖

        程過程的功等于1號井下沖程所做的功[1]。設(shè)定2口井的參數(shù)完全一致時(shí):

        1號井上沖程懸點(diǎn)做功[2]:

        2號井下沖程懸點(diǎn)做功[2]:

        式中:

        Eu、Ed——懸點(diǎn)在上、下沖程做的功;——抽油桿柱在液柱中的重力,N;——占據(jù)整個(gè)油管流通面積的液體重力,N;

        s——光桿沖程,m。

        1號井上沖程、2號井下沖程時(shí)電動機(jī)做功:

        1號井下沖程、2號井上沖程時(shí)電動機(jī)做功:

        式中:

        Emu1、Emd1——1號井電動機(jī)在上、下沖程做的功;

        Eu1、Ed1——1號井懸點(diǎn)在上、下沖程所做的功;

        Eu2、Ed2——2號井懸點(diǎn)在上、下沖程所做的功。

        通過進(jìn)行一機(jī)雙采工藝現(xiàn)場試驗(yàn)井的優(yōu)選工作,錄取敖包塔作業(yè)區(qū)7組14口井的井口間距及各項(xiàng)生產(chǎn)參數(shù)。根據(jù)各項(xiàng)參數(shù),以六型機(jī)為例,設(shè)定泵深為1 300m,桿徑19m m,泵徑32m m,原油密度為0.8 6×103k g/m3,沖程為3m,則在一個(gè)沖程電動機(jī)做功為:

        由于1個(gè)發(fā)電機(jī)帶2口井,當(dāng)2口井參數(shù)完全一致時(shí),相當(dāng)于1口井電動機(jī)所做功的一半,為:

        通過計(jì)算可以看出,其電動機(jī)做功情況也要好于曲柄平衡抽油井。

        3 系統(tǒng)評價(jià)

        通過以上計(jì)算得出一機(jī)雙采工藝電動機(jī)需做功來平衡油管內(nèi)的液柱做功,因此可以采用以下兩種形式(圖3)在抽油機(jī)上加載輔助平衡塊來平衡部分液柱做功,從而減少電動機(jī)做功。

        設(shè)定2口井的參數(shù)完全一致,輔助平衡塊上沖程做功為E1u,下沖程做功為E1d;那么1號井上沖程、2號井下沖程時(shí)電動機(jī)做功:

        1號井下沖程、2號井上沖程時(shí)電動機(jī)做功:

        輔助平衡塊上、下沖程做功相等,即:

        由以上計(jì)算可以看出,在2口井生產(chǎn)參數(shù)完全相同的情況下,在抽油機(jī)加輔助平衡塊后電動機(jī)在一個(gè)沖程內(nèi)所做的功仍為同時(shí)由于加輔助平衡塊后使整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化,能耗損失加大,電動機(jī)所做的無用功勢必增加,所以現(xiàn)有的平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)已比較合理,無需再進(jìn)行改進(jìn)。

        [1]王全賓,肖文生.直線電機(jī)抽油機(jī)與游梁式抽油機(jī)工作性能對比[J],石油礦場機(jī)械,2 0 0 9(1 2):2 7-3 0.

        [2]陳濤平,胡靖邦.石油工程[M].石油工業(yè)出版社,2 0 0 2:2 7 4-2 8 7.

        10.3969/j.issn.2095-1493.2012.04.004

        程曉佳,2008年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院,石油工程專業(yè),從事采油工程規(guī)劃等工作,E-m a i l:k e k e 6908 5@163.c o m,地址:黑龍江省大慶市大同區(qū)第七采油廠工程技術(shù)大隊(duì),163517。

        2012-02-14)

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