游梁式抽油机自动调平衡装置的设计及应用

针对抽油机平衡条件变差,要进行平衡的二次调节的问题,研制了一种游梁式抽油机自动调平衡装置,设计思路是将一平衡重放在游梁上,通过检测抽油机的功率变化来自动调节平衡重的位置而达到平衡。通过理论计算选取平衡重为0.5t,并用有限元方法对支架的安全性进行了分析。其由电气智能控制系统和机械系统两部分构成。将该装置应用到某油田的8口井,通过测试平均平衡度调节到了91.37%,平均综合节电率为9.37%,达到了预期的效果。     

常规游梁式抽油机自动平衡调节装置

目前常规游梁式抽油机平衡调节方式存在劳动强度大、工作效率和调整精度低、安全性差等问题。为此,研制了抽油机自动平衡调节装置。该装置由机械系统和电气系统组成,机械系统利用滚珠丝杆的转动来移动平衡块从而达到调节平衡的目的,电气系统可进行抽油机平衡度的实时监测、抽油机平衡状况的判别和电动机运转的控制等。现场试验结果表明,安装自动平衡调节装置后抽油机平衡度由1.41调节到1.06,改善了抽油机的平衡状况,提高了抽油机平衡调节的工作效率和安全系数,综合节电率达到8.5%。     

抽油机平衡度实时测量技术

抽油机平衡度的好坏直接影响抽油机的寿命和电机的耗电量。准确地测量出抽油机的平衡度,及时调节抽油机的平衡,对抽油机安全生产、节能降耗有重要意义。提出一种基于示功仪和电能表的抽油机平衡度实时测量技术,该技术利用电能表实时采集抽油机的功率曲线,示功仪测量抽油机的冲次,采用GPRS无线传输,后台接收数据计算并分析平衡度,克服了电流法测量平衡度误差大的缺点,能够达到实时、准确监测抽油机的平衡状态的目的。该技术在胜利油田河口采油厂进行试验,取得了较好的效果。     

抽油机自调微平衡装置的研制与应用

在油田开发过程中,针对游梁式抽油机调平衡存在的问题,研制了抽油机自调微平衡装置,该装置由导轨、调节结构、行走结构、锁紧装置、平衡结构、控制系统组成。该装置不需借助吊装设备即可完成微平衡的调节。现场试验和应用结果表明:抽油机的平均平衡度由64.1%提高到94.9%,节能效果良好。     

游梁式抽油机的自动平衡调整装置改进方案

人工进行游梁式抽油机的平衡度调节,存在费时费力、工作效率低、安全风险高等问题,并且无法根据油井载荷变化情况及时进行平衡度调整。以前针对游梁式抽油机研制的某型号游梁平衡自动调整装置解决了这些问题。但是,该装置在现场使用过程中出现了集成化程度不高,调节精度不够等问题。因此对该装置进行改进,将原来的钢丝绳传动改进为齿条和齿轮传动,并对电气控制系统进行了优化设计。现场试验结果表明,改进的游梁式抽油机自动平衡调整装置的工作性能稳定,调节精度大幅提高,安全可靠,更加符合油田现场需要,达到了工业化推广的要求。     

功率法抽油机井平衡分析仪的设计与应用

抽油机平衡的评价标准通常采用电流法。由于钳形电流表无法判断电流方向, 电流法会出现“假平衡”现象, 即误判抽油机为平衡状态。功率法测平衡能够不受电流方向干扰, 但测量计算较电流法复杂。为了方便现场应用功率法判断抽油机井的平衡状况, 开发了抽油机井功率法平衡分析仪。该仪器能够便捷地测量功率曲线, 计算分析平衡度, 并提出平衡调整建议。使用该平衡分析仪对抽油机井的平衡状况进行了测试, 并与电流法的同步测试结果进行了对比, 功率法较电流法能清晰地反映平衡变化情况,较准确地计算真实的平衡度, 可以避免因抽油机不平衡而造成不必要的设备损耗、耗电量增大、设备安全隐患等问题。     

抽油机皮带张紧PLC自动控制系统的研制

抽油机工作时由于上下往复运动,负荷平衡变化使皮带产生疲劳,磨损较快、使用寿命短、雨雪天气皮带容易打滑,直接影响抽油机各部件的使用寿命和抽油机的运转效率。针对该问题采用PLC控制技术,设计了抽油机皮带张紧自动控制系统,通过检测和判断变频器输出转矩值,可实现对抽油机传送皮带张紧度的自动调节。应运表明:该系统能够准确控制抽油机传送皮带张紧度,使皮带始终处于良好的工作状态。     

抽油机效率测试评价模拟装置的研制与应用

根据抽油系统的测试要求,建立了抽油机效率测试评价模拟装置。该装置能准确模拟并能人工调节生产井的工作状况,准确测试抽油井各项运行参数,能细分测试环节测试不同类型抽油机的各项运行参数,自动采集、分析数据,计算各环节运行效率,可以完全按照SY/T5266—1996的规定对抽油机性能进行测试评价。测试结果表明:调径变矩抽油机整体表现最好,地面效率最高;自变功率电动机的运行效率略高于Y系列电动机;影响抽油机效率的主要因素是抽油机的平衡度。该装置不仅能测试评价抽油机地面系统各环节的运行效率,在安装部分仪表后还可以模拟测试抽油系统井下部分的运行效率。     

基于示功图的抽油机平衡诊断与调整

针对抽油机不平衡影响抽油机设备安全及油井生产系统效率等问题,推导了4种类型抽油机井悬点载荷与电机输出功率的数学关系模型,根据已知示功图计算电机输出功率-悬点位移图,并进行抽油机平衡的实时智能诊断与调整。计算结果表明:基于示功图计算的功率-位移图与实测功率-位移图很接近,计算与实测的上冲程功率峰值、下冲程功率峰值、功率极差和平均功率的平均相对误差分别为3.69%、5.03%、1.26%和2.63%;X1井平衡度的计算值和实测值分别为0.26和0.25,抽油机处于欠平衡状态;X2井平衡度的计算值和实测值分别为1.34和1.29,抽油机处于过平衡状态,这表明平衡诊断具有较高的精度。研究成果拓宽了示功图的应用范围,可为抽油机井实时智能平衡诊断与调整提供理论与技术支持,有利于提高油井生产效率与效益。     

自平衡智能抽油机的研发及应用

针对游梁式抽油机不能随油井工况自动调整平衡度和冲次,且调整不方便,造成油田设备日常管理难度较大,不利于节能工作开展的现象,研发了一种自平衡智能抽油机。该抽油机在常规机的基础上设计了一套平衡调节装置和特制悬绳器,嵌入了传感器,配套了具有特殊功能的智能控制柜,具有油井功图和电参数的采集和传输,以及根据油井工况变化自动调抽油机平衡度和冲次的功能。现场应用结果表明,该自平衡智能抽油机具有装机功率低、自动化程度高、调参方便可靠的优点,自动优化模式与工频运行模式相比,平均吨液百米耗电量由1.559 kW·h下降到1.250 kW·h,降低19.7%;平均系统效率由18.07%提高到22.54%。     

新型自平衡游梁式抽油机智能控制系统设计与开发

针对传统游梁式抽油机平衡调整困难、智能化水平低的问题,为提高平衡度达标率和电机实际工作效率,研发了基于STM32的自平衡游梁式抽油机智能控制系统。该系统整合了传统电流法、平均功率法等平衡度计算调整方法,提出了一种基于“最小功率”的平衡度自动调整方法,此方法可以满足现场不断变化工况的节能调整需求。系统PC端的监控软件可以实现数据展示、数据存储和命令发送等功能。该系统经现场测试,验证了系统数据采集的准确性和稳定性,且证实了该系统可以有效地实现自平衡游梁式抽油机的平衡自动调整,减小了抽油机机械系统的损耗。     

配置弹簧的游梁式抽油机节能分析

对ＣＹＪ—１０型抽油机配置弹簧（包括前置游梁弹簧,后置游梁弹簧和井口弹簧）后的节能情况进行了计算分析。推导出考虑弹簧弹性力时抽油机所需的装机功率和实耗功率的计算公式。通过实际抽油机井的计算可知,装有弹簧的抽油机比原抽油机是否节能必须在平衡度相同的条件下进行比较。若配置弹簧前后的平衡度不变,则配有弹簧平衡的抽油机与曲柄平衡的抽油机相比,均方根扭矩Ｍ０和实耗功率Ｎ０均有所下降。根据计算,配置弹簧的抽油机井比不配置弹簧的抽油机井,所需的装机功率下降２０％～３０％,实耗功率下降３％～５％,具有一定的节能效果。     

LZCB长冲程链条抽油机设计

针对长冲程抽油机存在换向机构故障率高 ,平衡机构复杂及现场维修困难等问题 ,设计了新型LZCB长冲程链条抽油机 ,该抽油机采用对称布置的带滑动轴承的换向机构 ,有效地解决了链条的侧弯力矩问题 ,在回程过程中增加了表面喷涂处理的导向托架 ;特殊链节采用了双向加大宽度的带滑动轴承的导轮 ,使导向机械更加可靠 ;设计了通过 2个导向链轮连接的重力平衡机构 ,实现了精确平衡。LZCB长冲程链条抽油机具有运行平稳 ,换向机构简单 ,重力平衡调整方便 ,故障率低 ,维护方便等特点 ,达到了设计和现场使用的要求。     

抽油机变速运行智能控制技术深化研究与应用

探究了抽油机合理的下冲程时间比,建立了多控制目标与自寻优相结合的抽油机井变速运行智能控制模型;应用功率峰值平衡度与功率均值平衡度,提出了判断抽油机井平衡度的新方法,解决了峰值电流法因反向发电而无法准确判断抽油机井平衡度的问题,实现了抽油机井平衡度的实时监测与调整;设计了前端控制与后台云端分析相结合的变速运行控制方案,弥补了抽油机变速运行智能控制技术井况适应区间狭窄,控制策略可变参数单一的局限性,拓展了井况适用范围,取得了良好的节电、增油效果。     

异相游梁抽油机可调式尾平衡装置

针对常规游梁式抽油机存在的主要问题,从经济和社会效益方面综合考虑,研制了异相游梁抽油机可调式尾平衡装置。该装置主要由主体、吊装机构、调节机构、可调平衡重及导向机构等部分组成,自带吊装机构和调节机构,不需借助外部吊装设备即可完成尾平衡的质量调整和相位调整,装置的质量调节和相位调节都由不同的机构独立完成。现场试验和应用结果表明,装置具有较好的节能效果,平衡度由47.3%提高到87.1%,节电率达10.07%,井下杆管泵的工况得到明显改善。     

功率法调整抽油机平衡方法初探

在抽油机管理中电流平衡率常用于判断抽油机是否平衡。实际上，电流平衡不能保证抽油机一定平衡，电流不平衡的抽油机也有可能是平衡的。抽油机功率曲线分析方法，在对抽油机的电耗测试以后，只需知道平衡块数目、重量及目前的位置三个参数，就能设计出平衡块的最佳安装位置，并能对调整后的电能参数、扭矩曲线及节能情况进行预测。     

用功率曲线法判断和调整抽油机的平衡

利用功率曲线法,可以分析、判断抽油机的平衡状况和调整平衡半径.当抽油机功率平衡率小于70%时,可按本文给出的调整平衡位置的公式进行计算.平衡块位置调整后,可使功率平衡率获得满意的效果.功率曲线法与惯用的电流法和扭矩法相比,具有节电显著、平衡调整准确、现场推广容易等优点.使用功率曲线判断抽油机的平衡状况和调整抽油机的平衡半径是很方便的,与电流曲线法相比,能获得更可靠的经济效益.     

抽油机曲柄平衡的调整计算及效果预测

分析了抽油机平衡调整的本质和最终目标 ,提出了抽油机新的平衡调整方法 ,即通过对电动机功率曲线进行傅立叶分析 ,确定平衡块重心位置的方法。分析了电动机均方根功率与功率曲线谐波分量的关系 ,给出了平衡调整后的电流、电功率、均方根功率的预测公式 ,编写了PMTS2 0抽油机系统效率分析软件。通过平衡调整前后测量对比 ,证明了新的平衡调整方法原理正确 ,误差较小。但这种平衡调整只对功率曲线的一阶正弦分量起作用 ,对一阶余弦分量不起作用。对负功率出现在光杆行程上下死点附近的井 ,只有换用新型抽油机或采用异相曲柄才能调整平衡