长冲程智能抽油机在长庆油田的应用

郭顺清

（长庆油田分公司物资采购管理部，西安710021） ＊

长冲程智能抽油机在长庆油田的应用

郭顺清

（长庆油田分公司物资采购管理部，西安710021）＊

介绍了长冲程智能抽油机的工作原理、整体结构及在长庆油田推广应用情况。从现场应用的角度对该机进行了较为深入的评价，并提出了发挥该抽油机优势应当注意的事宜。

长冲程抽油机；长庆油田；智能化 ；应用

常规游梁式抽油机在油田长期应用中，主要有3个缺点［1－2］：①能耗高，不同类型、不同系列常规抽油机平均单台装机容量为32.6kW，约占陆上油气田生产用电量的34.4%；②效率低，系统效率仅为20%左右；③调整参数复杂。这些缺点是受常规抽油机四连杆机构结构形式的限制而存在，难以克服，造成平衡效果差、动载荷大、能耗高等现象。2009年以来，长庆油田积极拓宽增效挖潜渠道，寻求节能降耗空间，针对油田低渗透井的产液量低、系统效率低、抽油机能耗较大的特点，经过多次论证和研究，于2009－10－20在采油一厂张渠作业区东60－21井安装了1台WCYJK6－5－10Z型长冲程智能抽油机；于2009－11－19在采油三厂红井子作业区XW35井安装了1台WCYJK8－5－20Z型长冲程智能抽油机；于2009－12－01在采油二厂南梁作业区午69井安装了1台WCYJK8－5－20Z型长冲程智能抽油机进行试验。

为确保试验顺利进行，油田公司相关职能部门和采油厂工程技术人员进行全程跟踪，通过更换光杆、调参、调平衡等一系列安装调试工作，使3台试验抽油机正式投入运行。与此同时，抽油机厂家对采油厂相关技术人员以及基层操作人员进行了现场知识培训，对功图、液面以及电参数的测试做了现场演示，对于长冲程智能抽油机在使用过程中的注意事项以及各种故障如何处理做出详细的讲解和培训。为进一步评价长冲程智能抽油机在长庆油田的适应性，为油田低产液井抽油机的改造和节能推广做了充分的技术储备。

1 结构及工作原理

长冲程智能抽油机主要由上平台、机架、配重箱、底座、控制柜和基础等组成。如图1所示。

上平台上主要布置动力机组。由调速换向电机、轮胎联轴器、减速器、制动器、柱销联轴器、滚筒、导向轮、井口胶带和配重胶带等组成。其传动方式是：电机通过轮胎联轴器传动减速器和制动器，减速器通过柱销联轴器传动滚筒，滚筒上正反2个方向缠绕有配重胶带和井口胶带，配重胶带连接配重箱，实现精确配重，平衡井口载荷；井口胶带通过悬绳器与光杆连接，带动光杆实现往复直线运动。

图1 长冲程智能抽油机

机架是连接底座及支撑上平台、实现最大冲程的塔架结构。机架左右两侧有配重箱运行导轨，配重箱在机架内沿导轨上下运行，机架一侧设有换向器和上下限位器，机架后侧设有扶梯，为安装、调试、维护、保养上平台上的设备提供通道。

配重箱分为上下2个长方形箱体，箱体内装有每块20kg的配重块若干个。上箱体确保其总质量在抽油机单边提升能力范围内，下箱体则辅助配重箱体。箱体两侧各有2个导轮，使其沿机架导轨上下运行，确保配重箱上下运行平稳，安全可靠。

控制柜是整机的电源与运行控制装置，主要由控制器、操作面板、恒温系统、报警系统和远程操控接口等组成，是控制动力电源、电机、制动器、换向器和限位器以及运行参数的中心。

底座是一长方形框架结构，用于支撑机架、上平台等。

长冲程智能抽油机采用直接智能控制的电机转向来实现抽油杆的往复直线运动，电机的动力经减速器、滚筒和传动胶带传递给光杆，缩短了动力传递路线，提高了系统效率。

采用塔架式结构，可以通过增加机架高度来实现最大冲程的范围（仅增加极少的整机质量）。采用砝码式一次平衡方式，实现了精确平衡。结合IT技术、自动化控制技术，采用换向器、限位器和控制柜组合，实现了机电一体化设计和抽油机工作参数智能调节和控制，彻底解决了常规游梁式抽油机调节工作参数的复杂问题。

为了提高电机频繁换向启动的寿命和可靠性，采用智能模拟数字混合控制的调速换向电机——开关磁阻电机和开关磁阻调速系统，并针对电网、井下实际可能出现的各种情况进行了预分析和预处理，以确保整机运行的可靠性。

2 现场应用

长冲程智能抽油机于2009年进入长庆油田试验以来，在长庆油田采油一厂、采油二厂、采油三厂、采油八厂共4个采油厂7个作业区安装了55台长冲程智能抽油机，主要机型为6型和8型2种。表1列出了各个采油厂应用情况。

表1 长冲程智能抽油机应用分布汇总

2009－10－26—2009－10－29长庆石油勘探局节能监测站对采油一厂张渠作业区东60－21井进行了现场节能对比测试，原东60－21井安装的是CYJY5－1.8－13HB型异相型游梁式抽油机，更换WCYJK6－5－10Z型长冲程智能抽油机后，日产液量提高了0.77m3，抽油机系统效率上升了6.7%，有功节电率为28.36%，无功节电率为90.78%，综合节电率为32.83%。测试数据如表2。

2009－11－27—2009－12－24长庆石油勘探局节能监测站对采油二厂南梁作业区午69井进行了现场节能对比测试，原午69井安装的是CYJY8－2.5－26HF异相型游梁式抽油机，更换WCYJK8－5－20Z型长冲程智能抽油机后，日产液量提高了0.13m3，功率因数提高了0.53，抽油机系统效率上升了2.8%，有功节电率为21.03%，无功节电率为88.5%，综合节电率为33.01%。测试数据如表3。

表2 采油一厂东60－21抽油机对比测试数据

对比测试表明：长冲程智能抽油机的电机功率因素为0.92左右，高于《石油企业节能检测综合评价方法》的规定指标要求。长冲程智能抽油机的平衡度在90%以上，也优于《石油企业节能检测综合评价方法》规定的80%的要求。

2011年，长庆油田公司应用了52台8型长冲程智能抽油机，随机对4口油井进行了节能对比检测，平均有功节电率率为30.28%，平均无功节电率为87.57%，平均综合节电率为32.70%，平均系统效率提高了6.65%，检测结果如表4所示。跟踪检测结果显示，平均系统效率为28.25%，平均平衡度90.75%，平均功率因数为0.921，数据如表5所示。

表3 采油二厂午69井抽油机节能对比测试数据

表4 长冲程智能抽油机与常规游梁式抽油机对比测试数据

表5 长冲程智能抽油机跟踪测试数据

55台长冲程智能抽油机在长庆油田的正常运行充分展示了该抽油机的显著优点。

1） 节能效果显著，平均比游梁式抽油机节能32.70%。

2） 可靠性高，自动控制系统能最大限度地保证设备、油井和作业人员的安全。

3） 智能化程度高，可以在不停机工况下，无级调整冲程和冲次。

4） 具有长冲程、低冲次特点，可缓解机、杆、泵的磨损，延长抽油机和抽油杆的使用寿命，延长修井作业周期。

5） 占地面积小，既适合于普通油井，又适合于丛式井或井场空间受限的区块。

6） 调整平衡简单方便，可实现精确平衡。

虽然该抽油机具有比较显著的优点，但是也需要精心使用和维护，从测试的数据以及平时的使用中不难发现要充分发挥该抽油机的优越性，就必须注意配套长冲程抽油泵和长光杆，以实现长冲程的优势；经常性微调抽油机的平衡度，使其在接近理想状态下工作，有利于最大限度地发挥节能效果。

3 改进和建议

1） 将配重箱导轨更换为耐磨材料，或者滑轮采用非金属材料，降低运行噪声。

2） 在配重箱底部，安装防撞击装置，防止因巡护不到位，致使抽油机配重箱因皮带断裂，出现配重箱坠落，产生冲击而引起火花，导致井场起火。

3） 由于长庆油田油井产液量大多为0.5～20.0m3／d，油井多半为间隙出油，含气量大，因此该抽油机在满足0.5～20.0m3／d的生产需求时［3］，最好将冲次从0～4min－1提升至0～9min－1。

4） 建议开发油井液面监视功能，以达到自动实现间抽作业的目的。

4 结语

长冲程智能抽油机是一种具有高效、节能、智能化的新型抽油机，该抽油机的冲程、冲次可在不停机的情况下实现无级调整，采用砝码调节平衡的方式，使油井达到最佳的平衡度。现场应用表明，该型抽油机能够较好地适应长庆油田生产的需要。

［1］ 张学鲁，于胜存，白仲颖，等.立式抽油机运行机理及典型结构［M］.东营：中国石油大学出版社，2009.

［2］ 张喜顺，吴晓东，周 朝，等.塔架式数控抽油机运动学及动力学特性分析［J］.石油矿场机械，2012，41（8）：63－65.

［3］ 韩二涛，黄 伟，甘庆明，等.低渗透油田抽油机井系统效率及评价指标［J］.石油矿场机械，2012，41（8）：69－72.

Application of Long Stroke Intellective Pumping Unit in Changqing Oilfield

GUO Shun－qing
（Department of Purchasing Management，Changqing Oilfield Company，Xi′an 710021，China）

In the paper，the working principle，structure design and actual application in changqing oilfield of long stroke intellective pumping unit are introduced in detail.The pumping unit is evaluated in depth on the actual application layer.The advantage of the pumping unit and how to use it best are introduced in the end.

long stroke pumping unit；changqing oilfield；intelligence；application

1001－3482（2012）11－0075－04

TE933.1

B

2012－07－15

郭顺清（1977－），男，甘肃会宁人，经济师，硕士研究生，主要从事石油机械设备的采购管理工作。