游梁式抽油机智能化研究的必要性.pdf

344 2006年第二届七省区市机械工程学会科技论坛暨学会改革与发展研讨会论文集 游梁式抽油机智能化研究的必要性 姚晓平 一、摘要 智能化抽油机是要解决抽油机在采油过程中能够根据井下参数的变化，自动 调整冲次和工作制度，使抽油机参数始终与井下参数相匹配，并能进行数据传输， 实现无人化管理，达到节能和提高采油效率的目的。其意义在于通过节能减员和提 高采油效率，降低采油成本，提高产量使油价与国际接轨，满足我国经济发展和战 略储备的需要，提高我国石油在国际市场的竞争力和石油工业装备现代化的水平。 这种抽油机能够测量出井下压力和液面的参数，根据压力和液面参数的变化， 运用技算机控制技术修正已有的控制曲线并产生出最佳的控制曲线，发出指令让 执行机构执行。 二、意义和必要性 目前世界上绝大多数油井采用游梁式(机械式)抽油机采油，因为游梁式抽油 机结构简单、故障率低、运行可靠、价格较低。但它的缺点是能耗高、效率低。因为 游梁式抽油机是将圆周运动变为往复式直线运动的一种机械，具有较大的加速度， 即具有较大的动载荷，为了越过上下死点，改变运动状态运用了很大的平衡重块来 储存能量。但在越过上下死点后，由于平衡力矩与载荷力矩不同步产生了较大的差 值，即动态不平衡现象，必须增大电机的功率来克服这个力矩，这就是游梁式抽油 机能耗高、效率低的原因。针对这一缺点，从90年代中期开始，先后研制出了一些 机械式节能抽油机，当工况参数调整与载荷相匹配时，达到了较好的节能效果和较 高的效率，近几年机械式节能抽油机已开始大量推广使用，如新疆研制的调径变距 节能抽油机和下偏杠铃抽油机已广泛应用于克拉玛依、准东、塔里木、长庆、辽河、 华北、胜利等油田。机械式节能抽油机节能的前提是要根据井下参数的变化，即抽 油机载荷的变化，及时调整工况参数使之与井下参数相适应。由于地质构造的复杂 性，井下参数会经常发生变化，一个巡井工往往要巡查几十口甚至上百口井，而且 油井往往分布在几十平方公里的范围内，因此井下参数的变化不易被及时发现，抽 油机的工况参数也不能及时调整，因此产生空抽现象，据统计空抽率达到20％左 右。所以许多抽油机在很长时间内没有在最佳工况下工作，因此，它的节能和高效 作用没有充分发挥出来，而且机械式抽油机工况参数的调整均由人工完成，劳动强 度较大。 因此有必要研究出一种智能型的抽油机，使它既保留了机械式节能抽油机的 全部优点，又能根据井下参数的变化，及时自动地调整工况参数，使抽油机始终处 新疆机械工程学会论文 345 于最佳工况下工作，最大限度地发挥出高效节能作用，同时还能和实现数据传输。 调径变距节能抽油机是1998年研制出的新型抽油机，该抽油机以提高动态平衡率 为突破口，运用调径变距原理，设计了独特的游梁平衡机构，使平衡力矩与载荷力 矩同步，始终随其变化而变化，大大提高了动态平衡率，达到90％以上(而普通游 梁式抽油机动态平衡平均只有67％)，减小了惯性载荷。节电30％以上。这种抽油 机比原有游梁式抽油机结构更加简单，易损件少，故障率低，已获得整机、冲程调整 装置、地座压紧装置、配重装置和冲程新型调整装置5项专利，整机已在美国获得 申请授权。因此对调径变矩节能抽油机进行智能化开发，可以实现抽油机参数始终 与井下参数在最佳匹配状态下工作，达到高效节能的作用，同时可以提高抽油机寿 命，该项目技术上也是领先的。 智能化抽油机研究成功，对于今后整个石油行业采油技术中节能降耗的发展 方向有十分重要的指导意义。它突破了过去普遍认可的用增加巡井人数、次数和增 加人工调整抽油机参数的次数的方法来节能降耗、提高采油效率观点，而且既节能 降耗，提高效率又减员增效，降低成本，可缩短我国原油价格与国际接轨的距离，满 足国民经济发展和战略储备的需要，提高我国石油在国际市场的竞争力和石油工 业装备现代化的水平。另外可突破过去认为游梁式抽油机已没有发展前途，只有改 变游梁式抽油机的基本结构，运用复杂的结构和技术才能制造出先进的抽油机的 理论误区，为进一步研究结构简单、可靠耐用、高效节能和技术先进的抽油机开辟 了道路。 从90年代开始，国内抽油机节能被提到了议事日程，先后研究出了一些新型 节能抽油机，如皮带式抽油机、链条式抽油机、二次平衡式抽油机等机型，这些抽油 机具有较好的节能效果，但由于结构复