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。     

功率平衡法在油田生产中的应用

抽油机的平衡运行状态是指电动机在上、下冲程中都做正功且相等。电流法判断抽油机平衡由于无法识别负功引起的虚假平衡,不能完全满足油田安全节能生产的切实需要。随着近年来功率法测平衡技术的发展,目前的功率测平衡工具能在判断抽油机井准确平衡状态的同时,根据实测参数对抽油机平衡状态进行综合分析,并给出调整意见,使抽油机的平衡调整更具科学性。2013年5月,应用功率平衡法进行的抽油机平衡调整试验取得了较好的节能效果,且证明功率平衡法也适用于应用变频控制技术的抽油机井。     

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。     

抽油机节能防盗电一体化装置

油田的用电负载主要是异步电动机，而油田抽油机井通用的系列异步电动机由于启动转矩小，装机功率很高，从而使得电机实际功率仅占额定功率的30％-40％，造成“大马拉小车”的现象，因此抽油机节电工作一直是油田广大科技工作者攻关的重点。文中介绍的抽油机节能防盗电一体化装置是针对抽油机负荷调整电动机输出功率，降低有功和无功电耗，从而解决了抽油机变载荷节电技术，节电效果明显。     

低渗透油田节能抽油机的选型

大庆油田采油九厂现有抽油机1338台,其中常规抽油机107台,偏置机882台,双驴头抽油机 349台,2004年全厂抽油机系统效率只有8．37％。影响系统效率的主要因素有两个方面:一是油井深、产液低;二是部分井抽汲设备偏大,抽油机井装机功率偏高,造成“大马拉小车”。降低机型, 提高抽油机载荷利用率,是提高抽油机井系统效率的源头和有效途径。     

在用抽油机的电动机额定功率的选择

抽油机井耗电量大的原因之一是抽油机的电动机额定功率过大,使抽油机井系统效率偏低。通过测试研究,给出了根据抽油机井原始参数及抽汲参数确定在用抽油机的电动机额定功率的方法。该方法简单易行,且能提高电动机名义功率利用率,提高抽油机井的地面效率,有显著的节能效果。     

下偏杠铃复合平衡游梁式抽油机的节能效果分析

应用波动方程描述抽油杆柱的振动,建立了抽油机悬点动力示功图的仿真方法;考虑了地面各机构传动效率对复合平衡游梁式抽油机各节点功率的影响,建立了地面各单元分效率与电动机实耗功率的仿真方法。仿真结果表明,与单独的曲柄平衡游梁式抽油机相比,复合平衡游梁式抽油机的节电率随游梁平衡重质量的增加而增加,其节电的根本原因是四杆机构的平均运行效率随游梁平衡重质量的增加而增加,与传统的复合平衡游梁式抽油机相比,游梁平衡重下偏对地面各单元的分效率与节电率影响甚小。由于复合平衡游梁式抽油机（包括下偏杠铃复合平衡游梁式抽油机）不能明显减小曲柄轴扭矩波动,因此复合平衡游梁式抽油机不具有降低装机功率的特点,因此,下偏杆铃复合平衡游梁式抽油机的节电效果与传统的复合平衡游梁式抽油机基本相同。     

游梁式抽油机井有效功率计算方法探讨

正确计算抽油机井的有效功率是计算抽油机井系统效率的关键。根据目前抽油机井有效功率计算方法所做的一些假设并按照抽油泵的仿真循环指示图，建立了计算抽油机井有效功率的新方法。通过对比分析，指出了目前有效功率的计算方法不适用于抽油机井下多相流的实际问题，同时指出了进一步研究抽油机井有效功率计算方法的必要性。     

《抽油机井地面节能诊断分析优化设计软件》在ZB油区的应用

本文应用抽油机井地面节能诊断分析优化设计软件,通过对ZB油区抽油机平衡状态进行有效的监测、诊断、优化,使抽油机在最佳平衡状态下工作,从而解决抽油机井地面节能的核心问题,给油田生产管理和节能工作带来了可观的经济效益。     

临东区块抽油机工况与油井耗能分析

国内油田抽油机井占生产井总数的95%以上,如何选用才能更省电成为普遍关注的问题。通过临盘油田临东区块500余口油井抽油机机型、负载率、平衡率和所选配电机功率大小的调查,理论分析抽油机负载率与耗能关系,对不同工况下抽油机耗能进行了室内和现场试验。结果表明,在负载相当的情况下,皮带机和双驴头机比普通游梁抽油机节能;当电机负载率低于20%时,随负载率的提高,电机运行效率上升幅度较大,当电机负载率高于20%时,随负载率的提高,电机运行效率上升缓慢,确定20%为抽油机电机经济运行负载率;相同冲程下,泵径最大化与冲次最小化定量规律还有待进一步探讨。该研究对优化生产参数具有一定指导意义。     

QSY型抽油机智能平衡调整装置的设计

常规游梁式抽油机在工作几年后,由于井身结构或者地层原油的不断开采造成产量和动液面的变化等原因,抽油机整个系统将会变得不平衡,并且该抽油机的平衡配重也不能够继续调节,而更换抽油机设备也不现实,因此研究一种经济而高效的自动调节抽油机平衡的装置就显得非常必要。结合功率法平衡诊断技术,利用智能功率检测模块检测抽油机一个冲程周期的有功功率,从而得到抽油机的平衡度,据此平衡度来调节抽油机的平衡性。设计了相对应的QSY型抽油机平衡调整的机械装置和电气自动控制系统。现场试验表明,该装置能够全智能执行抽油机平衡诊断和调节,运行稳定、安全可靠。     

扇形长冲程抽油机的优化设计与动力仿真

在常规游梁式抽油机的基础上, 设计了一种新型柔性连杆变矩节能扇形抽油机, 其特点是结构简单紧凑, 天车轮可以实现大摆角, 易实现长冲程, 节能效果显著。建立了该抽油机机构尺寸的优化设计方法以及悬点运动规律与动力性能仿真模型。仿真结果表明, 该新型抽油机具有优越的动力性能, 和常规游梁式抽油机相比, 该机曲柄轴扭矩波动小, 基本消除了负扭矩, 曲柄轴最大扭矩约下降 25%, 装机功率约下降 30%, 节能效果在 20%左右。     

精确动平衡常规抽油机动态预测

应用常规游梁抽油机－深井泵系统和精确动平衡的新理论，建立了一次简谐波平衡扭矩幅值和二次简谐波平衡扭矩幅值及相位的方程、连杆、光杆运动分析方程；又依据振动理论，确定了计算光杆振动载荷方程等，借助于微型计算机对精确动平衡常规抽油机的动力特性进行了预测，同时给出了该型机新平衡的可行方案。由计算机可绘出各种工况下连杆、游梁和光杆的运动分析曲线、光杆模拟示功图及动力特性曲线。应用预测技术可对各类抽油机进行动力特性对比、能耗分析和参数计算。     

两级配重补偿型游梁式抽油机

由于普通游梁式抽油机存在"大马拉小车"的缺点,致使所配备电动机的平均效率和平均功率因数都远低于其额定效率和额定功率因数,造成巨大的资源浪费。为解决以上问题,研制了两级配重补偿型游梁式抽油机。该抽油机在现有一级补偿的基础上,采用附加第2级偏心配重的方法进行再次补偿,使抽油机配用电动机的额定功率降低20%以上,工作效率提高10%以上,平均功率因数提高10%以上。两级配重补偿型游梁式抽油机能够节能降耗、降低生产成本,具有很好的推广应用前景。     

大摆角抽油机节能探讨

大摆角抽油机是游梁、驴头为一体且游梁摆角达90°、四连杆机枸最小传动角为32°的偏置式抽油机。通过几何尺寸的优化设计,与同类型常规抽油机相比,其悬点最大裁荷减少7.38％,实耗功率计算值下降12.21％,具有显著的节能效果。动态测试结果表明,各结构件强度均满足要求。     

游梁式抽油机连杆辅助曲柄平衡改造研究

为解决常规游梁式抽油机存在的平衡效果差、曲柄净扭矩脉动大、负扭矩和能耗大等问题,提出连杆辅助曲柄平衡的复合平衡改造方案。建立改造后的CYJY10-4.2-53HB型抽油机改造机的虚拟样机,运用ADAMS仿真软件对虚拟样机进行运动学仿真、动力学仿真和优化设计试验,计算出改造后抽油机理论节电率约30%。现场改造样机1台,并进行改造前、后对比测试。测试结果表明,抽油机有功功率下降5.436 kW,系统效率提高13.79%,百米吨液耗电下降0.16 kW.h,年节电量4.76×104kW.h,节电率23.55%。改造机消除了负扭矩,降低了峰值扭矩,从而降低了电机的装机容量,且改造方法简单,节能效果显著。     

游梁式抽油机二次平衡分析

为解决游梁式抽油机能耗大、效率低的问题，设计了二次平衡装置。这种装置通过是挂在抽油机后端的平衡重的平衡作用，降低一次平衡曲柄轴净扭矩的两个峰值，达到减少能耗提高效率的目的。对抽油机的二次平衡作了较详尽的理论分析，给出了实行二次平衡后曲柄轴净扭矩的计算公式和安装二次平衡装置前后曲柄轴净扭矩曲线图。在大庆油田两口井上进行的现场试验结果表明，安装二次平衡装置后，两口井年节约电费分别为0.25万元和1．17万元，经济效益明显。