抽油机节能装置研究及应用

游梁式抽油机是我国油田开采主要设备之一,运行过程中电能利用率低,自动化运行程度不高,且抽油机“大马拉小车”现象严重,造成线路损耗高、线路压降高,油田供电质量低。抽油机六合一节能装置能够实现抽油机实时转速控制、再生能量高效回馈电网、实时精确补偿无功及远程控制、谐波治理、最优控制等功能。在不影响产油量的情况下提高抽油机运行效率、降低采油成本。在油田进行了现场运行及节能效果测试,能够有效稳定末端电压,提升油田供电电能质量,并且节能效果显著。     

抽油机电动机自动调位装置的研制

抽油机是油田主要的采油设备,抽油机皮带过松过紧都会对抽油机的工作造成不利的影响。传统调节皮带松紧程度的方式是人为调节电机顶丝和增设皮带胀紧器,虽然取得良好的效果,但也存在调整不及时和调整方式不合理的问题。文章叙述了一种抽油机电动机自动调位装置的研制,通过采集抽油机电机工作电流变化,与设定的工作电流上下限对比,超过工作电流上限就自动回拉电机调松皮带,低于工作电流下限就推动电机向远端,调紧皮带。实现了抽油机皮带松紧程度调整的自动化控制,具有良好的现场实用性。     

抽油机电控刹车装置的设计

针对部分油田的抽油机实现了电脑联网,远程数据采集和工作运行全程自动控制,但抽油机的刹车部分始终手动控制,不能与电脑自动控制系统接轨的不足,研制了抽油机电控刹车装置。该刹车装置主要包括电磁转换部分、传动部分和固定支撑部分。当电磁转换部分接收到刹车信号后电磁铁吸合,通过传动部分将刹车片锁紧,起到电控刹车作用。该刹车装置适用于油田全程电脑自动化控制,抽油机停机后可向其发出刹车指令,实现远程自动电控刹车。     

新型液压抽油机研制

针对目前有杆抽油机难于适应特殊环境（如海上平台）的特殊要求的现状，研制了一种新型液压抽油机。该抽油机具有体积小、占地面积少，易于实现长冲程、低冲次、便于实现自动化控制等优点。本文结合环渤海地区滩海油田油气开采特殊性，对液压抽油机在该地区应用的可行性进行了具体分析和论述。     

抽油机机械式软启动装置研制与应用

介绍了抽油机机械式软启动装置的结构原理、技术参数及实现功能。该装置在一定程度上解决了抽油机电动机存在着启动电流大、运转不平稳、耗电量大等问题。现场应用表明:该装置改善了电机启动性能,可采用比常规低5~15kW的电机,同时也改善了传动系统的软特性。该装置是机械装置,不产生高次谐波污染电网,安装简单,工作可靠,维护容易,使用寿命长。     

机抽井口防喷器自动化改造与应用

目前注氮气三次采油技术是某油田缝洞型碳酸盐岩油藏提高采收率的重要手段,随着注氮气轮次增加,气窜问题严重,部分油井机抽生产期间油压由0.5 MPa迅速上升至近30 MPa,给现场生产带来较大井控风险。为此,在常规42 MPa手动双闸板防喷器基础上对采油液控系统、液压双闸板防喷器执行机构、抽油机液压刹车装置等进行自动化改造,实现数据联锁和远程控制,其中液控装置以及执行器均采取可拆卸设备组合而成。改造后的装置可根据油压变化自动控制抽油机停机、防喷器关闭等动作,并反馈防喷器状态等数据信息,通过信息自动化手段实现注氮气井远程实时监控管理、压力异常快速响应处置,提升了现场安全生产水平。现场应用结果表明,该装置在井口油压超过设定值情况下,实现超压自动停机、液压自动刹车、液压自动关闭防喷器等功能,有效减少环境破坏、产量损失,杜绝井喷事故,具有较好的推广前景。     

功率随动控制技术在油田开中的应用

为解决老型号抽油机存在的扭矩和悬点载荷峰值大、不均匀程度高、动力学性能较差等问题展开了抽油机功率随动控制效果分析。结果表明:功率随动控制装置技术具有较强的现场适应能力,为抽油机举升系统的优化设计和优化运行奠定基础。     

游梁式抽油机间歇供电装置的研制与应用

针对游梁抽油机电动机效率低和井场窃电问题,研制了具有节电和防井场窃电功能的游梁抽油机调压+间歇供电装置。该装置通过控制可控硅的导通角实现在电动机做功期调压供电,在电动机发电期不供电。分析了间歇供电对电动机、抽油机和电网的影响;根据现场实测数据分析了该装置的节电效果及现场应用情况。该装置节电效果显著,能防止井场窃电,可用于对游梁抽油机电动机的长期驱动。     

太阳能储能自平衡抽油机

为解决油田游梁式抽油机长期处于不平衡状态且人工调整抽油机平衡度费时费力的问题,研发设计了自动调平衡抽油机。在常规游梁式抽油机尾部挂接一个尾游梁,尾游梁上有依靠太阳能储能驱动的游标式配重体,控制系统实时、自动检测抽油机平衡度并进行判断,应用无线控制的方式控制配重游标向前或向后移动,从而实现抽油机平衡度的自动调整。该产品具有环境适应能力强、安全平稳可靠、平衡度调节范围大、模块化与插接式设计、自动化程度高、组装维护方便、现场改造工作量小等技术特点,为油田提高现场管理水平和节能降耗起到积极的推动作用。     

智能提捞式抽油机的试验与评价

长庆油田对产液量很低的油井采取抽油机井间抽和捞油作业方式,存在工作制度针对性差,节电潜力挖掘不充分,地层能量损失严重及抽子胶筒更换频繁等诸多不足。为此,结合数字化油田建设和油井工况特点,引进了智能提捞式抽油机技术。智能提捞式抽油机主要由地面主机、远程通信模块、自动化控制装置及井下抽油部件组成。该抽油机采用柔性抽油杆牵引软柱塞、动静结合密封盘根盒、柔性抽油杆整体复合和智能控制技术,具有在合理流压下密闭生产、油井数据准确计量和自动远程启停等功能。现场试验结果表明,该抽油机可降低能耗,平均节电率达47.22%,从而降低油井配套成本,具有很高的应用价值。     

变频调速技术在智能化抽油系统中的应用

智能化抽油系统是应用变频调速、过程控制等高新技术的抽油系统，用来改造现有的游梁式抽油机，可提高有杆抽油系统的系统效率。变频调速技术是智能化抽油系统的关键技术。从控制原理和指令编程等方面，阐述了变频调速技术在智能化抽油系统中的具体应用。5口油井的现场应用实例表明，把变频调速技术应用于有杆抽油系统中，在稠油和稀油等不同井况下均收到了增产、节能、无级调速的效果，同时减轻了工人的劳动强度，最终达到了提高抽油系统系统效率的目的。     

有杆抽油系统无级调冲次工艺研究

利用变频调速无级调冲次技术对有杆抽油系统采油工艺参数进行了综合研究及评价,结合最新研制生产的抽油机变频调速智能控制装置,分别进行了厂内台架试验及油田现场试验,从不同角度分析研究了抽油机无级调冲次工艺对抽油机平衡度、输入功率、电动机功率因数、油井日产液量、吨油耗电量以及抽油机泵效、系统效率等参数的影响。研究结果表明,在有杆抽油系统的抽油机、抽油杆、油管及抽油泵等配置保持不变的前提下,采用有杆抽油系统无级调冲次工艺可以优选抽油机最佳抽汲参数,并以此提高抽油泵泵效和系统效率,降低吨油耗电量,使有杆抽油系统的泵送能力不断与变化的井底流入条件相匹配,从而在一定程度上提高原油采收率。     

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。     

游梁式抽油机的智能化改造

在保留游梁式抽油机优点的基础上,采用变频调速、可编程控制和电力电子等高新技术将游梁式抽油机改造成为智能抽油机。智能抽油机主要由变频控制系统、传感器、异步电动机和游梁式抽油机等组成,可根据油井工况自动调节运动特性,从而满足开采工况复杂多变的油井和复杂油藏的需求。试验结果表明,智能抽油机可根据油井工况无级调节冲次和上下冲程速比,使油井供排液系统达到动态协调,泵充满度明显提高,启动电流接近抽油机正常工作时的最大电流,功率因数由使用游梁式抽油机时的０３～０５上升到０９以上,具有明显的增产、节能效果     

直线电机智能抽油机研制

研制节能、高效、智能型抽油机是抽油机研发制造行业多年以来不断努力的发展方向.直线电机智能抽油机以直线电机为动力直接带动抽油杆柱做上下往复运动实现原油举升,没有中间减速、换向环节,并利用智能控制器和同步机专用变频器实现抽油机的启停、换向、变速、冲程冲次调整、抽油杆断脱自动保护、自动调整最佳工作制度等功能.着重介绍了国内外第一台直线电机智能抽油机的原理、各部分结构和整机的性能测试情况.与其它类型抽油机相比具有结构简单、占地小、冲程长、节能高效、智能调参等优点,是一种具有很好发展前景的新型抽油机产品,代表了当今地面抽油机械设备的发展水平.     

抽油机变频控制技术

变频控制技术在抽油机上应用,能使抽油机－ 抽油杆－ 抽油泵达到动态协调,使有杆抽油系统和油井供液系统达到动态协调。当前抽油机变频控制技术主要有数控抽油机和智能抽油机。这两种抽油机从工作原理、结构特点、性能指标、运动规律等几方面均不相同,分别代表了变频控制技术在抽油生产设备中两种不同类型的应用。数控抽油机是彻底抛弃了游梁抽油机,从变频控制系统、传动系统到机械结构等方面重新设计、制造;智能抽油机是在继承了游梁抽油机诸多优点的基础上,应用变频控制技术控制游梁抽油机。由于受诸多因素影响,变频控制技术在抽油生产设备上尚未获得较大规模推广。     

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。     

2010年世界新型抽油机技术发展预测

近年来,世界新型抽油机有了很大发展。这些新型抽油机的主要特点是：采用了许多现代技术和先进结构方案以及新材料、新工艺,抽油机的适应性、经济性、可靠性和先进性以及技术水平均达到了有史以来的最高水平,为高效、经济。安全和可靠地开采石油资源做出了卓越贡献。文章阐述了长冲程抽油机（增大冲程抽油机、长冲程无游梁抽油机）、各种平衡抽油机（异相平衡、气囊平衡、变平衡力矩、自动平衡）和各种油井抽油机（高效能丛式井、斜井、最深井和自动化智能化）的技术发展。根据世界石油开采的需要以及技术发展趋势,预测了上述新型抽油机在2010年的技术发展,展现了世界新型抽油机的技术发展远景和全貌,预测2010年新型抽油机数量将会增多,但是占世界拥有量的比例不会很大。     

潜油电泵合理选配工艺研究

根据潜油电泵特性,分析了不合理选井、选泵对生产和能耗的影响。实际应用情况表明,运行在低排量效率区的潜油电泵占的比例较大,严重影响了油井产量;运行在高排量效率区的潜油电泵虽然占的比例较小,但是能耗损失较大。对于低排量效率油井,应以提高潜油电泵的适应性来提高排量效率,列举了宽流道混流泵在聚合物驱油井的使用情况。对于高排量效率井,应合理选择泵型,保证泵在高效区内工作,从而降低能耗。采用变频技术,可有效增宽泵的高效区,有利于节能降耗,并可保证泵的举升扬程。频率升高,泵的负载功率比电机的输出功率增加得快,对于电机功率余量较小的工频机组,直接采用变频器只可降频调参。     

游梁式抽油机节能新技术探讨

针对游梁式抽油机能耗大,工作效率低的问题,提出游梁式抽油机节能的新方法,即在采用优化抽油机结构的基础上,通过改变电动机的工作特性和增加抽油机转动惯量的办法降低抽油机周期载荷系数。指出影响使用高转差率电动机的游梁式抽油机节能的主要因素是抽油机的冲次、电动机转差率和旋转件的转动惯量。采用高转差率电动机,并增加旋转件的转动惯量,是综合提高游梁式抽油机节能效果的有效途径。