长冲程曳引抽油机的改进方法

牛泽浩 河南油田机械制造有限公司

长冲程曳引抽油机的改进方法

牛泽浩 河南油田机械制造有限公司

近几年来，河南油田陆续使用一批智能型节能长冲程曳引抽油机，该型抽油机在使用过程中暴露出不少问题，如稳定性较差、无故障停机、配重箱安全刹车易损坏，导致抽油杆断脱时配重箱摔坏等。针对存在的问题采取如下措施：将宽皮带摩擦传动改为联组窄“V”宽皮带，传递能力大幅度提高，可达到4×103～6×103kg；改进感应开关，感应距离为90 mm，有效地避免了磕碰现象。改进后的抽油机与普通游梁式抽油机相比，单耗降低了26.19%，系统效率提高了3.39%，有功节电率为26.79%，无功节电率为96.43%，综合节电率为31.84%。

长冲程曳引抽油机；导轨改进；参数控制；改进；单耗

智能型节能长冲程曳引抽油机属于机电一体化装备，是现代数字控制技术与直线抽油方式的结合。它有效地解决了常规抽油机耗电量大、冲程短、机械效率低、调参困难等问题。该机自身功率可调，实现了大功率启动、低功率运行、高效节能。应用高过载能力矢量控制变频器，实现了输出力矩的最佳匹配，使系统运行平稳、无冲击；任意速度曲线的设定，可实现无级变速控制，使冲程、冲次任意调整。该抽油机适用于普通油井的采油作业，尤其适用于长冲程、低冲次的采油工况。

1 存在的问题

近几年来，河南油田陆续使用一批智能型节能长冲程曳引抽油机，该型抽油机在使用过程中暴露出不少问题，如稳定性较差，无故障停机等。

（1）安全问题。抽油机导向滚筒底座周围没有护栏，导致修井作业时翻转导向滚筒和保养导向滚筒时存在安全隐患；配重箱安全刹车易损坏，导致抽油杆断脱时配重箱摔坏。

（2）防盗方面。配套的电动葫芦易被盗，造成以后作业困难，同时给用户造成损失；设备故障停机后，配重箱内的配重铁易被盗。

（3）操作方面。该机智能化程度较高，实现功能较多，操作复杂，造成现场故障停机后采油工不能及时排除故障，耽误生产；修井作业时，翻转导向滚筒时间较长，且需要吊车的配合。

（4）电气控制方面。霍尔元件经常被蹭坏或感应不到，配重箱易碰到限位开关而停机；置于电机内部的热敏电阻易损坏，散热风机无法工作造成电机内部温度过高。

（5）适应性方面。该机的传动结构形式决定了该机不适合油稠易结蜡的油井。在运行过程中，一旦油井结蜡，抽油杆下行受阻，系统将对曳引机进行智能保护而停机；该机适合于长冲程、低冲次的工况，而不适应高冲次。

2 改进方法

（1）驱动传动问题。针对驱动传动问题进行了如下改进：①提升电机功率，增加了抽油机的额定输出扭矩和过载能力；②原设计为宽皮带摩擦传动，按满载12×103kg计，最大摩擦力仅4×103kg，仅能克服稠油粘滞阻力1×103kg左右，传递动力能力不足，现场出现抽油杆下行，皮带打滑的现象，洗井作业后才能恢复启动，影响生产。现改为联组窄“V”宽皮带，传递能力大幅度提高，可以达到4×103～6×103kg。抽油杆遇阻下行较慢，可自动调整冲次，以适应较稠油的抽汲。

（2）修井作业翻转机构。抽油机顶部加装翻转电机和修井作业工位翻转机构，涨紧轮和导向轮轮架通过和机架连接的轴进行旋转，卸掉载荷，涨紧轮向下旋转，导向轮向上旋转，这时导向轮可避开井口1 200 mm，为修井让出作业空间。此机构的应用使抽油机自动让开井口作业空间，无需吊车辅助，节省大量人力物力，节约成本。

（3）导轨改进。原设计为“T”型钢导轨、滑动导靴结构，此种结构存在诸多问题，对安装精度要求过高，易磨损，维护频繁。现设计改为柔性钢丝绳导轨、滚动导靴结构，柔性钢丝绳导轨允许垂直度偏差较大，适合现场安装环境；滚动导靴，维护周期长，有效降低了工人劳动强度。

（4）平衡箱安全刹车。新设计出和钢丝绳导轨配套的平衡箱安全刹车机构，采用电梯安全刹车原理，以实现悬点失载时的自我保护，避免平衡箱墩底。

（5）检测霍尔元件。原设计中霍尔元件和平衡箱之间碰挂严重，占故障率的40%，感应距离仅为15 mm。第二代设计改进感应开关，感应距离长达90 mm，有效地避免了磕碰现象。

（6）参数控制。对电控部分进行人性化设计，集中控制，可实现远程控制。优化电气元件，采用军品级元件，确保安全可靠；控制柜门分级设计，控制柜内部为专业维修人员操作，小门内部开关、旋钮为现场工人维护操作使用，简单易懂，有效地避免了工人误操作。控制柜双层密封，防尘、防盗、防潮、散热性能好。

（7）拓展功能。为适应现代化采油技术需要，有效降低采油工人劳动量，预留远程控制及数据采集接口，可以实现如下操作及功能：①采用抽油机监控终端对抽油机参数进行实时数据采集并远程无线传输；②对所有参数进行数据显示，异常情况报警，抽油机数据存储、查询与发布；③按权限进行远程控制；④将油井的地理信息、抽油机的监控信息通过系统真实展现；⑤油井红外报警装置及监控视频传输功能。

3 现场应用效果

利用上述改进方法，对河南油田采油一厂魏岗矿魏317井智能型节能长冲程曳引抽油机进行升级改造。

2013年4月，魏317井更换为新改进智能型节能长冲程曳引抽油机，现场监测情况如下：①整机运行平稳，噪音低，地面最大噪音50分贝，平台最大噪音60分贝（标准为小于87分贝）；②控制系统运行正常（至今无故障），电机运行正常，刹车正常，电机温升正常，各转动部件轴承、平衡箱导向轮与柔性导轨运行正常；③调参便捷，可实现“慢下快上”，“慢上快下”的工作模式，而常规型抽油机难以实现；④与同型常规型抽油机相比悬点加速度大幅度减小，悬点载荷降低约30%，与同型常规型抽油机相比悬点动载荷减小，防冲距减少约40%，提高了泵效；⑤换向时具有减速、停止、加速的过程，换向平稳，可以提高抽油泵充满系数和工作效率，有效地提高了油管、抽油杆及光杆、抽油泵的使用寿命。

对魏317井智能型节能长冲程曳引抽油机与类似工况的魏318井普通游梁式抽油机进行了系统效率、单耗对比，对比测试结果见表1。从表1可以看出，采用新型智能型节能长冲程曳引抽油机的魏317井与采用普通游梁式抽油机的魏318井相比，单耗降低了26.19%，系统效率提高了3.39%，有功节电率为26.79%，无功节电率为96.43%，综合节电率为31.84%。

表1 魏317井与魏318井系统效率和单耗对比测试结果

4 结语

目前，我国大多数油田已经进入中后期开发阶段，原油含水率不断上升，油井动液面逐渐下降，管杆偏磨腐蚀严重，采油成本也相应提高。常规游梁式抽油机受传动装置传动比的限制，一般采用短冲程、高冲次生产方式进行采油，无法满足低渗透、低产井对长冲程、低冲次深抽的要求。改进后的智能型节能长冲程曳引抽油机较原抽油机在结构设计、程序控制和制作工艺上都有显著的提高，其适应性能也得到了井场上的检验。

（栏目主持张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.5.027