国外有杆抽油设备的研制和改进现状及其发展方向

为了提高常规抽油机的开采效率,国外正在大力研制抽油机的新型传动方式,以解决常规抽油机的不足。本文就这一问题的解决,介绍了国外各制造厂商的一些经验和改进办法,在扩大应用范围方面起到了积极的促进作用。     

减少有杆泵抽油设备损坏的做法

有杆泵抽油是当今石油工业最主要的人工举升方法，而抽油设备的损坏和由此维修费用的增加已成为当前的主要问题。因此，减少有杆泵抽油设备的损坏将会显著提高经济效益。着重介绍了几种减少有杆泵抽油设备损坏的推荐作法，包括：设备的设计、选型操作和化学处理。这些做法已在ＡＲＣＯ油田实行了２５年。     

有杆泵抽油系统常见井下故障分析

针对胜利油田有杆泵抽油系统井下设备故障问题，进行了有杆泵抽油系统井下设备故障综合调查。指出地层开采条件，井身结构，井下设备的运输、储存、加工制造工艺及设计工艺,配套工艺措施，操作管理因素等是有杆泵抽油系统井下设备失效的主要原因。并在此基础上提出了相应的改进措施及设想。     

国外提高有杆抽油设备采油经济效益的途径

本文综述了近10年来国外为提高有杆抽油设备采油的经济效益,所采用的一系列行之有效的措施。并按不同类型的油井分析了这些措施的经济效益。     

模糊控制在有杆抽油系统中的应用和展望

在有杆抽油过程中,同一口油井的抽油机的运转控制常常会遇到非线性和不确定性等 控制问题。为了有效地解决这些问题,将现代智能控制中具有典型代表意义的模糊控制同传统控 制结合,以改善系统的稳态精度和动态性能。介绍了简单模糊控制技术和复合模糊控制技术在有 杆抽油系统的应用,特别说明复合模糊控制技术能够使模糊控制系统具有自学习能力。最后,指 出了模糊控制的理论和应用的主要研究方向。     

热采井有杆泵抽油模拟试验

在热力强化采油计划中，人工举升法最初采用的是常规有杆抽油泵。在热采井抽油时存在的一个主要的问题是，由于蒸汽和非凝析气体的干扰，使泵的容积效率降低。本文讨论由艾尔伯塔油砂层开采技术研究管理局（Alberta Oil Sands Technology and Research Authority简称AOSTRA）和艾尔伯塔研究委员会（Alberta Research Coucil简称ARC）联合开展的有关热采井抽油的物理和数值模拟研究成果。热采井有杆泵抽油的物理模拟试验是在一个台架上的全尺雨抽油泵上进行了，该台架每天能抽取200℃高温的产液20m^3。有杆泵抽油的数值模拟用－状态方程，根据产液量和井底工况来预测抽油泵理论容积效率。该项研究计划的目的是模拟现场热采时泵抽中的各种问题，开发出诊断工具和实际解决这些问题的办法。     

低成本有杆抽油系统

美国DynaPump公司新近开发成功一种只需很少维护成本的有杆抽油系统。它是一种简单的装置用1辆载重汽车就可将其拖运至井场。采用它可由230m深度每天抽汲102m^3，或由1524m深度每天抽汲6．4m^3井液，其最大光杆举升载荷可达31．38kN。其可调的1．83m冲程，可在低速下比常规机有更高的排量生产。该有杆抽油系统推荐采用Ф16mm杆柱。该机具有可加速和减速功能，并可自动控制泵的抽空。其液缸密封适用于野外的工作环境，采用480V的三相电动机或220／480V的单相电动机驱动。     

改进设计降低有杆泵抽油成本

论述了了有杆泵系统能量有量损失，泵抽模式选择，平衡确定，并对以往存在的问题和解决这些问题的方法进行了描述。还对抽油杆柱的设计原则和推荐的设计方法进行了介绍。     

配套技术在降低抽油机井系统能耗中的应用

有杆泵机械采油因其工艺简单、操作方便、综合成本低、安全可靠而被国内、外各油田广泛使用，目前国内有杆泵采油井数占采油总井数的90％以上。目前抽油机采油过程中存在的主要问题主要表现为两个方面是系统能耗偏高，运行效率偏低。根据欢采厂400余口抽油机井统计结果表明．平均系统效率只有10％，一大部分能量在抽油系统运行过程中白白浪费掉，在浪费能源的同时，直接影响了原油的生产成本．增加了企业不必要的负担，二是机械损耗大，“三抽设备”使用寿命低。正是由于抽油系统做大量的无用功，增加了三抽设备“疲劳破坏程度，造成抽油机过早损坏，抽油杆断脱现象增加．检泵周期短．作业频繁，增加生产成本，降低油井生产时率．影响了原油的正常开采。因此，如何降低抽油机系统能耗，提高系统效率是摆在广大工程技术人员面前的大课题。经过多年的研究和现场试验．在地面设备改造和节能新技术应用、     

抽油机用大启动力矩多速电动机

针对抽油机用电动机普遍存在不能按生产工艺要求进行调速、电能浪费较大、胶带和抽油杆等易磨损及使用寿命短等问题，研制出一种为抽油机配套的新型大启动力矩多速电动机。其主要特点：（1）多速可调可控；（2）每一速度下均可带动抽油机一次平稳启动并长斯可靠运行，具有大启动力矩和大的输出功率；（3）同机座号的电动机外形及安装尺寸与普通Y系列电动机相同，便于更换安装。防护等级为IP44，适应野外工作环境。使用证明，新型电动机运行状况良好，比同机座号的Y系列电动机节电15％～35％；可减轻电动机轴承、减速器齿轮及抽油杆等的机械磨损，延长电动机、抽油杆及胶带轮等的寿命。     

ZXCY系列直线电动机抽油机工业性试验

为攻克直线电机大推力难题,研制出ZXCY系列直线电机抽油机,其显著特点是,通过变频和控制后,能够直接将电能转变为直线往复运动,简化了能量传递过程,与游梁式抽油机相比,其能量传递效率提高约23%.直线电机抽油机能够实现抽汲参数的无级调整,可以最大限度地满足油井生产对抽油机的各种运行控制要求.在华北油田、江汉油田、塔里木油田及大港油田共进行了6口井的现场试验,开采效果表明,采用ZXCY系列直线电机抽油机后,油井平均日产液量、单井系统效率、输入功率、综合节电率等均比换抽前有显著改善.ZXCY系列直线电机抽油机技术先进、节能高效、性能可靠,既可以满足大泵深抽、大排量提液的需要,也可以满足稠油、高气油比油井及供液不足油井开采的要求.图5表4参23     

游梁式抽油机用节能电动机及其控制方法

游梁式抽油机系统效率不高与电动机的选取和电动机运行效率低有较大关系。分析了抽油机用电动机运行效率低和功率因数低的原因，提出了新的电动机设计和控制方法，即将电动机定于绕组设计为两个功率按一定比例分配又可以并联工作的双绕组；根据电动机的电流判断负载情况，使电动机具有与不同负载相匹配的三种功率，从而使电动机能在不同负载的情况下以较高负载率运行，提高了电动机效率和功率团数，达到节能的目的。     

抽油机工作中电动机发电运行状态分析

针对普遍游梁式抽油机工作中电动机出现的发电运行状态,从扭矩、有功功率及转速的变化3方面定量分析了电动机发电运行的机理:即当抽油机系统出现“负扭矩”时,或有功功率表反转而无功功率表正转时,或电动机的转速大于磁场的同步转速时,电动机处于发电运行状态。由此导出了电动机发电运行时有关物理量如相序、转差率、转速、有功功率、电磁功率、转子输出的机械功率、电磁转矩、电压和频率的变化规律。最后分析认为抽油机工作中电动机发电运行会降低电网的功率因数并“污染” 电网。     

电动机换向智能抽油机应用与分析

为了解决游梁式抽油机效率低、能耗高和调整参数复杂等问题 ,研制开发了电动机换向智能抽油机。这种抽油机采用电动机正反转动 ,驱动同轴连接的摆线针轮减速器 ,带动摩擦轮正反向转动 ,使抽油杆上、下运动来抽汲产液。采用开关磁阻调速电动机拖动 ,由可编程控制器进行准确的位置控制 ,来完成抽油工作的整个过程。调速系统功率因数高 ,超载能力强 ,传动线路短 ,对提高系统效率 ,降低能耗 ,方便地调整参数具有明显优势。经测试 ,电动机换向智能抽油机的地面效率在 80 %左右 ,接近有杆泵地面效率理论最高值 ,井下效率在 4 7%左右 ,系统效率在 4 0 %左右。     

直线电机驱动抽油机的试验研究

研制了1台推力为500N的圆筒型直线电驱动的抽油机样机。以此来试验研究圆筒形直线电机在抽油机上的工作特性及其控制系统、电机的固定与调整、抽油机的配重与平衡、刹车与扶正等。提出了研制各型直线电机驱动抽油机的可行性及在工业试验中需要继续完善的问题。     

钢质连续抽油杆配套皮带抽油机实现深抽工艺

胜利油田高原公司生产的钢质连续抽油杆，名义直径为φ19．0～φ28．6mm，屈服强度大于690MPa，和该公司生产的长冲程重力平衡皮带抽油机配套使用，最大泵挂深度达3000m，为深抽油井提供了可靠的工艺保证，从而达到增产增效的目的。     

ZDCYJ-Ⅰ型直线电机驱动抽油机的设计

文章分析了游梁式抽油机实际使用中存在的问题和直线电机驱动抽油机的研究现状,研究设计了功能齐全的ZDCYJ-Ⅰ型直线电机驱动抽油机,介绍了该型抽油机的结构、工作原理及其主要特点.该型抽油机冲程长、操作简单、传动效率高、节能效果好,故障点少,便于制动,可靠性较高,具有推广应用前景.     

游梁式抽油机用电动机的节电措施

分析了电动机带动抽油机生产时浪费电能的原因,介绍了各种节能电动机的特点和现场使用情况.针对游梁式抽油系统地面设备存在的电能浪费问题,提出了相应的节电措施.     

碳纤维连续抽油杆与常规抽油机的匹配分析

碳纤维连续抽油杆采油系统在我国油田的应用日益广泛,它与常规抽油机配合使用时,出现明显不同的地面示功图特征,这种明显的不同主要源于碳纤维连续抽油杆弹性模量的不同,地面示功图形状上表现为左低右高,逐渐向右上倾斜。从抽油机上、下冲程许用载荷角度讨论了抽油机与这种抽油杆的匹配,指出即使使用碳纤维抽油杆的抽油机减速器曲柄轴最大扭矩没有超过抽油机额定扭矩值,但由于匹配性不合理,也会出现抽油机悬点载荷超载现象,这样不利于抽油机的工作,影响抽油机的寿命,易产生安全问题,需要合理选配抽油机。给出了8种与碳纤维连续抽油杆匹配性好的抽油机型号及其主要几何参数。