塔架式一机双井抽油机研制

邢延方　彭章建　王德威

抽油机年耗电量占油田总耗电量的20%～30%。目前大庆油田在用抽油机井4万多口，其中游梁式抽油机占80%以上，游梁式抽油机由于其四连杆机构的限制，存在能耗高、效率低、调整参数复杂等缺点。为了增加原油产量，油田大量开发丛式井，丛式井抽油技术已经成为陆地油田、海上油田经济性开发的主要技术之一。丛式井之间的距离一般几米到十几米，采用普通游梁式抽油机采油效率低成本高。针对丛式井井距小的特点，国内外许多专家提出一机双采、一机多采的理念，形成了多种抽油机设计方案及专利。但由于对井距要求高、适用性差，成本较高，故障率高等原因，未能进行大批量推广。因此，需要对一机双井采油技术进行深入的研究，形成市场接受的产品，满足油田节能发展的需要。针对上述问题，本文研究设计了能够适用一定井距范围，实现双井不同运行参数的塔架式一机双井抽油机，实现精确平衡，实现双井运行及单井运行（单井作业）采油，提高整机的可靠性、安全性以及智能化操作，并取得较好的节能效果。

1、结构及工作原理

塔架式一机双井抽油机是按照“一机双井”、“互动自平衡”的设计理念，充分利用丛式井上下悬点载荷交替变化，实现互动自平衡抽油。一机双井抽油机整体结构为塔架式，工作原理：通过控制柜控制调速换向电动机，通过皮带驱动动力轴，带动动力轴上的一号井滚筒、二号井滚筒、平衡轮旋转；缠绕在滚筒上的钢丝绳通过导向轮带动两口油井的光杆交替上下运动，实现一号井抽油时二号井吸油，换向后二号井抽油时一号井吸油，平衡轮通过钢丝绳带动配重箱实现精确平衡。基础采用滑槽压杠结构，大大地降低了安装难度和精度。

2、技术创新

2.1模拟工况分析

由于相邻两口油井井况差异，塔架式抽油机各结构件受力状况比较复杂。编程受力分析计算软件，对双井抽油机进行模拟工况分析。

2.2可调式组合支撑臂设计

水平支撑臂后端固定，前端安装导向轮（位于井口上方）。油井作业前，将水平支撑臂侧转，让出足够的作业空间；完成油井作业后，将水平支撑臂转动到工作位置，支撑臂实现作业快速让位和复位。（见图3）

斜支撑臂上端与水平支撑臂铰接，下端与支架铰接。承载力主要作用到支架上，改善了整体受力状况，设备运行平稳，振动小、工作可靠。安装时，水平支撑臂可以沿着导轨进行横向、纵向调节，斜支撑臂的长度可以调整，现场安装方便、对中准确，适应井距范围大。由于常规游梁式抽油机结构较大，安装时井口对正调整难度大，费时费力。双井机在设计中采用双侧丝杠拉动井口上方导向轮进行侧转调整纵向井口对正，导向轮通过顶丝进行横向井口对正调整，保证井口对正精度。

2.3可调节式配重结构设计

可调节式配重分为主配重和副配重两部分，通过在主配重中加减重物，获得不同的配重，实现精确平衡。双井工作时只采用主配重；单井工作时，将主、副配重连接在一起，能够获得更大的平衡力。（见图4）

2.4变冲程衬套结构设计

为了满足驱动相邻两口井的不同产量需要，在滚筒上安装变冲程衬套，由于冲程与驱动滚筒的直径成正比，通过改变滚筒直径，实现两口油井不同冲程运行。本文所设计的变冲程衬套为两个半圆环结构，采用尼龙材料。（见图5）

变冲程衬套具有重量轻、强度高、自润滑性好、耐磨、防腐，绝缘、易加工、拆装方便等优点。

3、现场应用效果

完成的技术指标（1）抽油机额定悬点载荷：60kN；（2）冲次：0-5次/min-1无级调节；（3）冲程：2；2.5；3m；（4）适用双井间距：6.5-9.5m。根据用户现场实测，吨液耗电量由57.13kw·h/t降低到22.24kw·h/t，节电率为60%，双井年节电5万度。同时，配套基础体积由18.1m3减小到10.98m3，降低抽油机基础制作费用及安装费用6万元，基础单项节省费用40%。一机双井抽油机于2011年11月在大庆油田第七采油厂敖包塔作业区投入使用，目前已应用11台套，设备运行安全可靠。

4、结论

（1）本文提供了解决丛式井采油的一种新型抽油机。采用新型结构解决传统抽油机调参复杂、能耗高，效率低的问题。通过遥控器可在150米范围内进行参数调整操作，与游梁式抽油机相比，冲程、冲次可调，电机变频，操作方便，降低了工人的劳动强度。一机双井抽油机通过现场试验，运行效果良好，工作可靠。（2）本文设计塔架式一机双井抽油机节能效果显著，节电率约为60%。与传统单井抽油机相比，节省了一台抽油机及配套基础，大大减少设备的原始投入，使用和维修费用也大幅降低。根据一机双井抽油机机型设计方案进行系列开发后，将有更加广阔的应用前景。（3）智能化程度高，控制系统实施全程自动控制，电机软起动，具有超载、欠载（失载）、过热、缺相、短路保护，故障自动记忆等功能；光杆的上、下行速度也可分别调整。控制系统还具有定期自检、自诊断、自动排除故障等功能；（4）通过软件分析改进设计，增加控制单元可以进一步提高一机双井抽油机工作效率，改善节能效果。

作者简介

姓名：邢延方，职务：主任.出生年份：1969.09，职称：高级工程师.毕业院校：大庆石油学院，毕业专业：矿业机械.工作单位：大庆油田有限责任公司装备制造集团抽油机制造分公司技术中心.研究方向：石油机械设备设计与制造.主要科技成果：低冲次抽油机黑龙江省机械工业技术协会，科技进步奖一等奖.

Derrick Double-well Pumping Units Research

XingYanfang PengZhangjian WangDewei

DPEG Pumping Units Company R&D Center Daqing 163000