張中慧+鄭強(qiáng)+劉曉玲+張方圓+王慧莉

摘 要：隨著油田進(jìn)入開發(fā)中后期，叢式井、加密井逐漸增多，目前仍主要沿用“一井一機(jī)”的生產(chǎn)模式，存在成本高、傳遞環(huán)節(jié)多、效率低等問題，若采用一機(jī)雙井或多井抽油，具有節(jié)能顯著、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。文章通過研制一種節(jié)能組合抽油系統(tǒng)，利用井間桿柱負(fù)荷互為平衡原理，實(shí)現(xiàn)了組合抽油機(jī)的節(jié)能；采用單機(jī)交叉底座和皮帶動(dòng)力傳遞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了抽油機(jī)的拆分組合，以適應(yīng)單井、多井、單井作業(yè)、轉(zhuǎn)注等多井況生產(chǎn)要求，對(duì)油田叢式井組、加密井的高效開發(fā)具有重大指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：多井抽油機(jī)；分度式平衡；橋式曲柄傳動(dòng)

1 概述

叢式井因具有鉆井成本低，便于后續(xù)生產(chǎn)管理等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛應(yīng)用。目前，勝利油田有近700個(gè)叢式井組，約2800口叢式井，另外還有近1000口井距小于10m的加密井。隨著土地緊張，用地成本飛速發(fā)展，今后新鉆井仍主要以叢式井為主。叢式井和加密井井距較近，適合一機(jī)雙井抽油或多井抽油，但目前仍主要沿用“一井一機(jī)”的生產(chǎn)模式，存在成本高、傳遞環(huán)節(jié)多、效率低等問題，抽油機(jī)能源浪費(fèi)嚴(yán)重。因此，針對(duì)叢式井和加密井?dāng)?shù)量不斷增多，節(jié)能形勢(shì)日益緊迫的形勢(shì)，利用雙井負(fù)荷互為平衡原理，設(shè)計(jì)出一種根據(jù)井場井位部署可實(shí)現(xiàn)自由組合的節(jié)能抽油系統(tǒng)[1-4]。

2 技術(shù)方案

2.1 節(jié)能組合抽油系統(tǒng)方案

節(jié)能組合抽油系統(tǒng)主要由主機(jī)和副機(jī)組成。

2.1.1 主機(jī)方案設(shè)計(jì)

主機(jī)主要由動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、軌跡鏈換向機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、機(jī)架等部分組成。如圖1所示。

其中動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)采用變頻控制技術(shù)配套減速機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞，具有沖次可調(diào)、顯著節(jié)能的特點(diǎn)；平衡系統(tǒng)由帶導(dǎo)向輪的平衡塊構(gòu)成；軌跡鏈換向機(jī)構(gòu)由往返架和鏈條構(gòu)成，采用機(jī)械換向方式，提高了抽油機(jī)的可靠性；懸掛系統(tǒng)采用高強(qiáng)度柔性傳動(dòng)帶，負(fù)荷能力大，使用壽命長；機(jī)架采用塔架式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠性高。

2.1.2 副機(jī)方案設(shè)計(jì)

副機(jī)主要由懸掛系統(tǒng)、機(jī)架、傳動(dòng)皮帶，導(dǎo)向輪等組成。如圖2所示。

適應(yīng)井況，通過主、副機(jī)的靈活組合，可滿足兩井生產(chǎn)、單井作業(yè)、單井轉(zhuǎn)注等多種井況的生產(chǎn)要求。

2.2 節(jié)能組合方案

2.2.1 結(jié)構(gòu)組成。一臺(tái)主機(jī)與一臺(tái)副機(jī)背靠背固定在可組合抽油機(jī)底座上，形成雙機(jī)節(jié)能組合抽油機(jī)。其中兩井通過井間動(dòng)力皮帶傳送動(dòng)力。底座為可交叉收縮結(jié)構(gòu)，便于作業(yè)讓位，見圖3。

2.2.2 工作機(jī)理

利用一套動(dòng)力系統(tǒng)為兩口油井提供動(dòng)力[5-7]，通過軌跡鏈換向機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)換向；鏈條單相轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)往返架上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)光桿實(shí)現(xiàn)兩機(jī)上、下沖程抽油；井間通過傳動(dòng)皮帶連接，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞，并根據(jù)井間距離調(diào)節(jié)該傳動(dòng)皮帶長度；依靠兩井井下桿柱負(fù)荷互為平衡原理，實(shí)現(xiàn)兩井載荷平衡，達(dá)到節(jié)能效果。如圖3節(jié)能組合原理圖所示。

2.2.3 技術(shù)特點(diǎn)

（1）一套動(dòng)力系統(tǒng)可驅(qū)動(dòng)兩口井同時(shí)生產(chǎn)。

（2）調(diào)節(jié)井間動(dòng)力傳遞皮帶實(shí)現(xiàn)井距調(diào)節(jié)和動(dòng)力傳遞。

（3）利用井間載荷互為平衡，節(jié)能效果好。

2.3 作業(yè)讓位方案

2.3.1 讓位方式

當(dāng)應(yīng)用組合機(jī)的油井中出現(xiàn)的單井作業(yè)時(shí)，可將實(shí)施作業(yè)一側(cè)的單機(jī)底座收縮后撤，完成機(jī)架作業(yè)讓位。利用液壓修井機(jī)進(jìn)行作業(yè)，另一井利用采油作業(yè)組合系統(tǒng)進(jìn)行平衡，維持正常生產(chǎn)。

2.3.2 技術(shù)特點(diǎn)

（1）作業(yè)讓位方便快捷。

（2）對(duì)組合機(jī)中非作業(yè)井抽油機(jī)平衡方便，不影響其正常生產(chǎn)。

3 技術(shù)適用條件

根據(jù)節(jié)能組合抽油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，確定其適用條件如下：

（1）適應(yīng)井距：4.0-8.0m。

（2）額定懸點(diǎn)載荷要求：不高于120kN，安裝節(jié)能組合抽油機(jī)的兩井最大或最小懸點(diǎn)載荷相差2t以內(nèi)。

（3）生產(chǎn)參數(shù)：沖程6m、沖次3min-1內(nèi)無級(jí)可調(diào)。

4 結(jié)束語

（1）本文研制的節(jié)能組合抽油系統(tǒng)具有沖程、沖次無級(jí)可調(diào)、一機(jī)帶雙井、高效節(jié)能等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了一井作業(yè)另一井可正常生產(chǎn)。

（2）節(jié)能抽油系統(tǒng)可根據(jù)井場井位部署可實(shí)現(xiàn)自由組合，將填補(bǔ)國內(nèi)叢式井節(jié)能技術(shù)的一項(xiàng)空白。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒亦炯，劉卓鈞，趙貴祥，等.抽油機(jī)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1994.

[2]張自學(xué)，兆文清，等.國內(nèi)外新型抽油機(jī)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1994.

[3]歐陽新.節(jié)能型抽油機(jī)研究[D].大慶：大慶石油學(xué)院，2007.

[4]張連山.關(guān)于國內(nèi)抽油機(jī)發(fā)展趨向的幾個(gè)問題[J].石油機(jī)械，1996，24（2）.

[5]陳業(yè)生.新型節(jié)能抽油機(jī)的研制[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2002.

[6]張永軍，劉長豐，楊蘭生.新型抽油機(jī)結(jié)構(gòu)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].哈爾濱科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，1992，16（3）：21-27.

[7]兆文清.抽油機(jī)及其節(jié)能技術(shù)[M].北京科學(xué)技術(shù)出版社，1992，02.

作者簡介：張中慧（1983-），山東淄博人，碩士，工程師，主要從事機(jī)械采油工藝研究工作。