甘松靈（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

塔架式抽油機(jī)在油田上應(yīng)用逐漸增多，種類繁多，雖然結(jié)構(gòu)不盡相同，但主要都具備高塔架、長沖程慢沖速、直接平衡等特點(diǎn)，使其具有良好的節(jié)能效果[1]。早期由于其維護(hù)異于常規(guī)抽油機(jī)，智能化程度低，限制了應(yīng)用規(guī)模。隨著電控技術(shù)的進(jìn)步，塔架式抽油機(jī)開始應(yīng)用永磁電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)[2]，并且采用變頻進(jìn)行控制，使得結(jié)構(gòu)更加簡單，控制更加智能，已適應(yīng)油田使用需求。本文介紹的三種新型塔架式抽油機(jī)通過現(xiàn)場多年試用，具有良好的應(yīng)用前景。

1 新型塔架式抽油機(jī)基本原理及應(yīng)用效果

1.1 智能塔架式抽油機(jī)

1.1.1 基本原理及主要技術(shù)特點(diǎn)

智能塔架式抽油機(jī)（圖1）采用永磁電動(dòng)機(jī)與鏈輪減速驅(qū)動(dòng)，通過電動(dòng)機(jī)正反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)皮帶和負(fù)載，做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，完成抽汲動(dòng)作。配備的智能控制柜，可根據(jù)負(fù)載變化自行調(diào)整電動(dòng)機(jī)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自主調(diào)參的目的，從而提高節(jié)能效果[3]。

1.1.2 試驗(yàn)效果

試驗(yàn)應(yīng)用2口井，試驗(yàn)機(jī)型均為WCYJS10-4.2-18Z，平均裝機(jī)功率由46 kW下降到20 kW，平均有功功率降低25.78%，系統(tǒng)效率平均提高18.66%，平均噸液百米節(jié)電率為34.24%，平均泵效提高5.5%（表1）。

圖1 智能塔架式抽油機(jī)

1.2 電控?fù)Q向塔架式抽油機(jī)

1.2.1 基本原理及主要技術(shù)特點(diǎn)

圖2 電控?fù)Q向塔架式抽油機(jī)

電控?fù)Q向塔架式抽油機(jī)（圖2）采用永磁電動(dòng)機(jī)+扇形齒輪減速驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)正反向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鋼絲繩帶動(dòng)配重和負(fù)載，做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，達(dá)到抽油的目的。設(shè)計(jì)動(dòng)滑輪機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)對電動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力需求減少50%，可大幅度降低電動(dòng)機(jī)裝機(jī)功率。

1.2.2 試驗(yàn)效果

試驗(yàn)2口井，平均單井日產(chǎn)液12.5t，液面660m。試驗(yàn)機(jī)型分別為WCYJD8-4.0-9.9Z和WCYJD8-4.0-20Z。試驗(yàn)后，2口井平均裝機(jī)功率從42.5 kW下降到11 kW，噸液百米節(jié)電率為27.43%，系統(tǒng)效率提高了6.16個(gè)百分點(diǎn)，泵效提高了16.9個(gè)百分點(diǎn)（表2）。

1.3 復(fù)式永磁電動(dòng)機(jī)塔架抽油機(jī)

1.3.1 基本原理

復(fù)式永磁電動(dòng)機(jī)塔架抽油機(jī)（圖3）直接采用低轉(zhuǎn)速大扭矩的復(fù)式永磁電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)做正反向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過皮帶帶動(dòng)負(fù)荷-和配重，做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，達(dá)到舉升的目的。低轉(zhuǎn)速大扭矩的復(fù)式永磁電動(dòng)機(jī)替代了減速器，節(jié)能效果顯著。

1.3.2 試驗(yàn)效果

應(yīng)用18口井，平均單井日產(chǎn)液62 t，液面501 m。試驗(yàn)機(jī)型分別為HYTCYJW14-8。與同區(qū)塊常規(guī)14型機(jī)對比，平均裝機(jī)功率從55 kW下降到22 kW，噸液百米節(jié)電率25.5%，系統(tǒng)效率提高了9.43個(gè)百分點(diǎn)，泵效提高了8個(gè)百分點(diǎn)（表3）。

圖3 復(fù)式永磁電動(dòng)機(jī)塔架式抽油機(jī)

2 應(yīng)用效果評價(jià)

2.1 結(jié)構(gòu)原理對比

新型塔架式抽油機(jī)采用塔架結(jié)構(gòu)和永磁電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)；配備變頻控制箱，參數(shù)較為方便；采用直接平衡方式，平衡調(diào)整和平衡效果更佳[4]（表4）。

2.2 管理維護(hù)對比

新型塔架式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡單，維護(hù)點(diǎn)較少，易損件少。由于塔架距離井口較近，作業(yè)時(shí)需要讓位。由于是新機(jī)型，管理維修經(jīng)驗(yàn)需進(jìn)一步積累。平臺(tái)較高，如維修需要攀爬、登高作業(yè)等存在一定安全隱患[5]（表5）。

表1 智能塔架式抽油機(jī)試驗(yàn)前后效果對比

表2 初試試驗(yàn)井效果對比

表3 復(fù)式永磁電動(dòng)機(jī)抽油機(jī)總體效果對比

表4 結(jié)構(gòu)原理對比

表5 管理維護(hù)對比

圖4 井5參數(shù)調(diào)整功圖對比

圖5 井6試驗(yàn)前后功率曲線對比

2.3 生產(chǎn)運(yùn)行情況對比

應(yīng)用新型塔架式抽油機(jī)，實(shí)現(xiàn)長沖程慢沖速，運(yùn)行平穩(wěn)。由圖4可知，在沖程×沖速保持不變的情況下，長沖程狀態(tài)下，油井的功圖加載線更加平緩，且降低了換向沖擊載荷。由圖5可知，峰值功率也明顯降低，平衡狀態(tài)變好[6]。

2.4 參數(shù)優(yōu)化對比

選擇7口塔架式抽油機(jī)進(jìn)行抽汲參數(shù)優(yōu)化。與原游梁式抽油機(jī)相比，更換塔架式抽油機(jī)后在同等抽汲參數(shù)下，平均節(jié)電率達(dá)到24.49%；通過沖程沖速參數(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)長沖程慢沖速，平均節(jié)電率達(dá)到33.03%，節(jié)電效果更佳（表6）。

表6 參數(shù)優(yōu)化能耗對比

3 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1）新型塔架式抽油機(jī)具有長沖程、慢沖速的特點(diǎn)，通過參數(shù)優(yōu)化，節(jié)能效果更佳。

2）新型塔架式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)點(diǎn)較少，易損件少，智能化控制程度高，參數(shù)調(diào)整、平衡調(diào)整更為方便，可大幅度降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

3）新型塔架式抽油機(jī)較常規(guī)抽油機(jī)更加適合中低產(chǎn)液采油井，但其管理維護(hù)較常規(guī)抽油機(jī)有較大區(qū)別，需要制定操作規(guī)范。

[1]張曉玲，于海迎.抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].石油和化工節(jié)能，2007（2）：4-6.

[2]崔振華.有桿抽油系統(tǒng)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1994：26-29.

[3]張學(xué)魯，季祥云，羅仁全.游梁式抽油機(jī)技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社，2001：27-29.

[4]甄東芳，梅瑋.塔架式抽油機(jī)用電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與節(jié)電分析[J]，電氣傳動(dòng)，2013，43（1）：22-23.

[5]張嘉順，吳曉東，周朝，等.塔架式數(shù)控抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)特性分析[J]，石油礦場機(jī)械，2012，41（8）：63-65.

[6]李成群，孫超，張習(xí)加，等.PLC在智能塔架式抽油機(jī)上的應(yīng)用[J]，石油機(jī)械，2010，38（6）：63-64.