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新语 小家(一律原创)

人生如戏随缘过,自我博客写风尘。夕阳戏水意无限,风吹云动画纷纭。

 
 
 

日志

 
 

浅析高原机的应用现状及前景  

2013-12-13 17:25:27|  分类: 工作情怀 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【摘要】

本文在对比游梁式抽油机的基础上,结合本队的实际情况,有针对的分析了高原机作为新型抽油机的优缺点。在诸多方面的优势表明,作为抽油机新的发展方向的代表,高原机具有更广阔的发展前景。同时,随着高原机的应用,也带来了一些新的问题和难点,为以后的工作带来了新的课题。

 

【关键词】 高原机;扭矩;冲程;可靠性

 

高原机是一种不同于传统游梁式抽油机的新型抽油机,属于塔式机的一种。它是是美国威德福公司专利产品,它是一种长冲程、低冲次、大负荷纯机械传动的链条——皮带抽油机。自1992年10月胜利高原公司与美国WEATHERFORD公司合作至今,已开发出9种型号的抽油机,悬点负荷从8吨到22.7吨,冲程长度从3m到9.3m。其良好的采油工艺性能、可靠的机械性能及操作维护安全方便的特性使得该抽油机在现场中较大的应用空间。

采油二队的主要开采区块为五号桩油田。主要桩52块,桩74块等主力生产油层。该油气藏的主要特点为,高含蜡,粘度大,液面较深等特点。非常适合高原机的推广和应用。目前采油二队共有抽油井107口,其中9口采用了高原机,主要采用型号为700型和800型。目前全部运转正常。自应用该型抽油机以来,我们对抽油机的实际现状有了一个更为清晰的认识。

1高原机的技术特点

1.1高原机的结构特点

高原机由机架底座系统、刹车控制系统、动力传递系统、换向平衡系统、润滑系统等五个主要系统构成。与传统的游梁式抽油机相比,具有以下的几个特点:

 

 

                                                             

 

A、 降低了抽油杆柱的相对变形值,也就减少了抽油泵

    柱塞的冲程损失,提高了抽油泵的充满度系数和排

    量系数进而提高泵效,增加产量,降低单位成本。

B 、降低了单位原油产量所需抽油泵的往复循环次数,

    因而减少了抽油杆柱的疲劳和磨损,延长了抽油

杆柱的使用寿命,提高了油井的免修期,减少了

作业费用。

C、 改善抽油泵部件的工作期限。

D 、可以消除气锁现象,可以应用于油稠井和含气井。

E 、适合于小泵深抽,大排量提液。

 

 

                                                            

   图1 高原机结构示意图

1.2高原机的优势分析

1.2.1提速快,保持时间长

高原机工作时可以在很短的时间内达到工作速度。[1]

图2 速度曲线示意图

 

 

图3 加速度曲线示意图

1.2.2冲程长,冲次低,采用大负荷皮带承载

大冲程使泵充满系数高,液压冲击小;低冲次可降低井下设备磨损。 游梁式抽油机的冲程一般为4.2米,而高原机一般为6-8米。通过这样的设计可以实现一下几个优点:

a.提高了泵的充满程度和泵效

b.配套有杆泵进行深抽

c.降低了单位原油产量抽油泵往复次数

d.减轻了泵和杆的疲劳和磨损

e.延长了油井的免修期

f.皮带可以缓冲井下抽油杆、抽油泵的惯性载荷,减小杆件冲击

1.2.3扭矩小,能耗低

由于抽油机扭矩臂短平衡效果好,与同等额定负荷的抽油机相比,需要的减速箱扭矩小,电机功率小,比常规抽油机节能10%~40%。因为高原机的扭矩臂长度仅为0.31~0.43米,因此对扭矩的要求较低(M=(Pmax-Pmin)/2*R),比起常规扭矩较大的游梁式抽油机,电机功率要求相对低了低了很多,因而也就降低了能耗。[2]

 

图4 高原机载荷示意图

 

1.2.4结构设计优化

高原皮带抽油机采用重载负荷皮带提升油井杆柱负荷,缓解来自抽油杆柱的冲击和振动载荷,因此减少了振动载荷对抽油杆和泵的疲劳伤害。另外,皮带抽油机调整平衡方便,容易达到较高的平衡度。高原机整体采用折叠结构,配重对称平衡,方便运输安装,平衡调整方便快捷。

1.2.5可靠性高

塔梁刚性较高,关键部件整体采用H钢具有很高的安全系数;采用纯机械传动换向传动平稳,没有电磁污染;安装有自动保护系统油井出现故障时,自动停机。

2.高原机的实际应用

皮带抽油机具有长冲程、慢冲次的特点,所以能够满足超稠油井的开采(注气初期需排液,可提高冲次提液,后期长冲程慢冲次,有利于稠油开采。以高原机井桩59-x33井为例,该井高原机型号为700型,理论最大载荷120kN。

该井所在储层岩性主要为细砂岩,少量长石砂岩,碎屑颗粒粒径以0.13-0.25mm为主,平均粒度中值0.19mm,平均分选系数1.45。成岩作用强,胶结物含量高,胶结物为泥质和碳酸盐岩类,泥质含量8.6%,碳酸盐岩含量5.86%。胶结类型以孔隙式为主。砂岩为中结构成熟度。地层压力系数1.26,地温梯度约为3.57℃/100m,平均孔隙度15.1%;平均渗透率9.96×10-3μm2。3砂组次之,平均孔隙度16.3%,平均渗透率3.96×10-3μm2。地面原油密度0.85g/cm3,地面粘度6.43~15.6MPa·s,

图5 桩59-x33油井的示工图

通过图5,不难发现,面对如此高粘度油气藏,该井的油井负荷变化平稳,载荷最大利用率达到了80.5%,非常适合该区块的油井开发应用。

图6 游梁式抽油机 59-x21的示工图

 

图6是桩59-x21的示功图。该井抽油机型号孚瑞特12型。两井油量液量相差无几。与图5相比明显,在相同地质生产环境下,明显高原机的运转更加平稳,载荷稳定,功率利用率更高,更适合该区块的油气开发。

3实际生产中的几个问题

3.1高原机的保养

皮带抽油机在现场应用中润滑系统存在两方面的问题,一是减速器润滑油的油量,在现场操作中存在一个误区,致使减速器内油量不足,造成润滑效果差,出现设备受损甚至报废;二是皮带抽油机在运转过程中,雨水顺着负荷皮带滴入链条箱内,引起机械油变质,影响链条箱各运转部件润滑效果,造成各运转部件磨损严重。[3]

 

为此,我们我们应该做好以下几点工作:

A.保持液面高度,每天巡井时刻通过油窗观察,注意油位、油质变化情况。及时发现,补充,更换机械油。

B.根据季节变化,按季节更换油使用GB3141-81机械油。一般说来,在15℃以下使用N150#润滑油,在15℃以上,使用N220#润滑油。

图7 机体内需润滑部件示意图

3.2实际应用中的其他问题

1.高原机相对游梁式抽油机具有更高的成本价格。就目前是市场价而言,一般的游梁式抽油机平均价格在22万左右,而高原机的价格则在31万左右。对于使用寿命较短的抽油井而言,成本相对较高。

2.高原机的设备维护相对较难。一旦抽油机机体污染,如由于作业等原因造成,在清理方面具有一定的不方便性。

3.作业时候具有一定的不方便性。由于特殊的结构,使得高原机在作业的时候,空间相对狭小,为作业队的设备安装以及运行带来了一定的麻烦。

4. 由于皮带抽油机的平衡箱是一个密闭的箱体,不同于游梁机平衡是一个开放的结构,所以在选型皮带机时要进行平衡校核。

4结束语

皮带抽油机是一种纯机械传动的无游梁抽油机,与其它游梁抽油机相比具有维护容易、操作简单、性能更可靠等特点。其长冲程、慢冲次的特点还非常适合稠油井及一些特殊井况井的开发。既可以采取小泵深抽,也可以替代电泵进行大泵提液。高原机相对完善的配套工艺,为油田开发带来了良好的经济效益。另外高原机还具有占地面积小,无外露运动部件,低安全隐患的特点。桩西部分油气区块已经将其用于丛式井的开发,最小井距只需达到2.6米。其良好的采油工艺性能和可靠的机械性能使得高原机不仅在桩西可以得到更广的应用,在胜利油田也有良好的发展空间。

安全节能,相对较低的维护成本,更强的井况适应力都使得高原机相对传统的游梁式抽油机具有更广阔的发展潜力,代表了抽油机新的发展方向。

随着生产的不断深入,也伴随出现了一些新的难点和课题。如何更好地解决实际工作冲出现的,如新型设备的保养问题,解决实际作业中的空间相对狭小问题,以及如何做好高原机的调整和维护工作等一系列的问题,都为我们带来新的课题和挑战。如何解决这些新出现的问题,以便让高原机更适合我们的生产需要,将逐步成为以后工作中的重点。

 

 

 

 注:已发表在《中国机械》杂志

 

 

[参考文献]

[1] 周晓明 田小存 简析皮带抽油机在河口油区的应用[J].内蒙古石油化工,2008(5).

[2] 黄亮军. 皮带抽油机节能效果分析[J].山东农机化,2003(7).

[3] 孙伟善. 皮带抽油机现场应用中润滑系统存在的问题及分析处理[J].中国科技博览,2010(13).

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