董濤
摘要:抽油機是抽油井地面機械傳動裝置,主要用于油層能量不足以自噴,油液需要靠機械運動提升到地面的油井。隨著我國石油石化行業(yè)日益發(fā)展壯大,國家對環(huán)保、節(jié)能的逐漸重視,石油機械水平不斷提高。其中,抽油機的性能得到了極大的完善與優(yōu)化,從最初常規(guī)的游梁式演變成彎梁變矩式,直至現(xiàn)在數(shù)字化的塔架式抽油機。那么,和傳統(tǒng)的游梁式抽油機相比,塔架式抽油機在結構、運行原理以及主要性能上,究竟有哪些優(yōu)勢和特點呢?文章從這個問題出發(fā),對老式游梁式抽油機與新型塔架式抽油機進行對比,并分析塔架式抽油機在油田里的應用前景。
關鍵詞:抽油機;游梁式抽油機;塔式抽油機
1塔式抽油機概述
塔式抽油機為現(xiàn)代機械設計制造技術、數(shù)字化控制技術、功率電子技術、機電一體化技術高度結合的新型抽油機。通過自主創(chuàng)新的永磁同步電機與減速機構組成的組合傳動系統(tǒng)分擔了減速機的功能,解決了減速機易出故障的難題,提高了使用效率。它的出現(xiàn)填補了游梁式抽油機的空白,適合稠油井、高含蠟井、中高含水期大排量井和低滲透井重載強抽和間抽的采油氣要求,并具有適合抗風、灘涂、低溫、高溫等多種復雜地質(zhì)環(huán)境的使用要求,擴展了抽油機的應用范圍[1]。結構如圖1所示。
結構原理:電機直接帶動驅(qū)動輪總成轉(zhuǎn)動,無需減速設備。依靠低速大轉(zhuǎn)矩電機在頂部進直接驅(qū)動滾輪帶動抽油桿進行抽油作業(yè)。塔架為直立式,盡可能使 T1=T2,運行過程中勢能近似守恒,系統(tǒng)做功僅為克服阻力及平衡差,運行功率顯著降低。
驅(qū)動原理:拖動系統(tǒng)在變頻器控制下驅(qū)動繩輪正反轉(zhuǎn)換向、往復運行,帶動復繞在繩輪上的由抽油桿及配重體組成的平衡系統(tǒng)對稱上下運動,完成抽油動作。
節(jié)能原理:傳動系統(tǒng)效率較四連桿結構提高40%以上抽油桿與配重間平衡率可達95%以上,運行過程中勢能近似守恒,系統(tǒng)做功僅為克服阻力及平衡差,運行功率顯著降低。與節(jié)能型游梁式抽油機對比節(jié)電率可達50-70%
塔式抽油機運行特點:在塔式抽油機的實際應用中,塔式抽油機其運行的最大特點就是大轉(zhuǎn)矩、低轉(zhuǎn)速。因此,塔式抽油機的應用,不需要利用減速機構,電機能夠直接對驅(qū)動滾輪進行裝置,不需要進行沖擊換向,因此,塔式抽油機的特點:慢沖次、長沖程。正是塔式抽油機的這一特點,使得塔式抽油機具有,運行穩(wěn)定、泵效高且低能耗的重要優(yōu)勢,由此可見,塔式抽油機在采油氣廠的應用具有重要的意義。
塔式抽油機操作特點:在塔式抽油機的實際應用中,塔式抽油機其操作的最大特點就是,塔式抽油機能夠控制柜內(nèi),并且利用變頻器,能夠進行變頻調(diào)節(jié),因此,控制柜控制能夠使抽油機的換向、啟停、沖次調(diào)節(jié)、沖程等得以完成。塔式抽油機在采油氣廠的應用,不僅能夠使人工操作的實際工作量得到有效地減少。同時,還能夠使參數(shù)調(diào)節(jié)進一步得到穩(wěn)定安全的發(fā)展。除此之外,塔式抽油機所有的實際運行參數(shù),這些參數(shù)能夠在觸摸屏上,準確地顯示出來,進而能夠進行實時準確地監(jiān)測。
2塔式抽油機應用前景研究
2.1工作原理
塔式抽油機在采油氣廠的應用中,其主要的工作原理是,電機可以直接帶動驅(qū)動輪,進而進行軸承轉(zhuǎn)動,不需要設備進行減速。通過低速度對矩電機進行大轉(zhuǎn),在頂部直接進行驅(qū)動滾輪,進而通過帶動抽油桿,隨后進行正常作業(yè)。塔式抽油機的塔架是直立式的,因此,塔式抽油機在實際的運行中,能夠進行近似守恒,實際的系統(tǒng)作業(yè),從而能夠使平衡差及阻力得到有效地控制,因此,其運行的功率,能夠得到明顯的降低。
2.2塔式機的沖程沖次
在塔式抽油機的沖程沖次中,塔式抽油機不僅能夠?qū)ρb置進行調(diào)節(jié),而且通過觸摸屏還能夠?qū)?shù)進行調(diào)節(jié)、顯示,可以達到直觀清楚的目的。觸摸屏能夠?qū)_程沖次進行實時顯示。因此,當發(fā)生故障情況時,可以開啟自動報警功能,同時還能夠?qū)?shù)密碼進行設定,進而能夠有效地防止滑參的情況出現(xiàn)。
2.3塔式機的排液速度
塔式抽油機的排液速度,相比于其他的抽油機,具有更大的優(yōu)勢。塔式抽油機匹配了長沖程的抽油泵,因此塔式抽油機的排量更大。應用塔式抽油機,相比于其他的抽油機,有著更大的優(yōu)勢,一方面,能夠使壓裂液的返排速度得以增快;另一方面,能夠有效地控制儲層受到損害。
2.4塔式機的技術特點
塔式抽油機在采油氣廠的應用,由于其技術特點,因此,塔式抽油機更具有一定優(yōu)勢。在實際的應用中,塔式抽油機的驅(qū)動,應用開關的磁阻電機。因此,其啟動的轉(zhuǎn)矩較大,其啟動的電流比較小,可以進行頻繁地正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn),塔式抽油機的可靠性更高。上沖程沖次和下沖程沖次不能對稱,因此,塔式抽油機的節(jié)能效果是最為顯著的,塔式抽油機相比于其他的抽油機,塔式抽油機的換向沖擊力比較小,因此,塔式抽油機能夠使抽油桿產(chǎn)生的斷桿現(xiàn)象得到有效地控制。相比于其他的抽油機而言,塔式抽油機具有運行穩(wěn)定、高精準調(diào)節(jié)配重的優(yōu)勢[2]。
3塔式抽油機節(jié)能分析
3.1用電量分析
對用塔式抽油機的電量進行分析,塔式抽油機具有產(chǎn)液量較高的特點,但是,塔式抽油機的日用電量比較低,通過實際的情況可以看出,塔式抽油機在實際的應用中,其節(jié)電的效果是最為明顯的。
3.2節(jié)能監(jiān)測數(shù)據(jù)分析
對塔式抽油機的節(jié)能監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析,在實際的產(chǎn)液量相當?shù)那闆r下,塔式抽油機具有更大的優(yōu)勢,塔式抽油機系統(tǒng)的效率是最高的,塔式抽油機的單耗較低。相比于其他的抽油機,塔式抽油機的系統(tǒng)效率更高,其單耗較低。
3.3性能對比分析
對塔式抽油機的性能對比進行分析。相比于其他普通的抽油機而言,塔式抽油機具有更大的優(yōu)勢,在實際的運行上塔式抽油機具有更大的優(yōu)點,塔式抽油機的傳動效率更高,因此,塔式抽油機相比于其他的抽油機,更具有平穩(wěn)性能。
4 結束語
作為有桿泵抽油的地面采油氣設備,塔架式抽油機結構簡單,工作可靠,操作、維護方便,還具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、可控性好、安全系數(shù)高、附加動載荷小、沖程長、節(jié)能降耗、數(shù)字化銜接綜合效率高等優(yōu)點,是一種較理想的地面采油氣設備,具有較好的應用前景。
參考文獻:
[1]朱改新,馮振國,趙衛(wèi)江.新型智能塔式曳引抽油機[J].裝備制造技術,2018,6(1 ):33-34.
[2]張雪梅.運用綜合節(jié)能措施降低機采能耗[J].中國石油化工標準與質(zhì)量,2018,3(6 ):25-26.