CYJ7-2.5-26HY型抽油机设计及应用

黄 伟,刘 显,吉效科,林 泉,高长乐,龚晓明

(1.长庆油田分公司油气工艺研究院,西安 710018;2.新疆第三机床厂,乌鲁木齐 830013)

CYJ7-2.5-26HY型抽油机设计及应用

黄 伟1,刘 显1,吉效科1,林 泉2,高长乐2,龚晓明2

(1.长庆油田分公司油气工艺研究院,西安 710018;2.新疆第三机床厂,乌鲁木齐 830013)

CYJ7-2.5-26HY型整体弯游梁式抽油机是针对低渗透油藏而设计的新型节能抽油机,解决了长庆油田部分油井使用 8型机悬点载荷过剩,使用 6型机悬点载荷不足的问题。该型抽油机采用游梁平衡方式,平衡率高,节能,使油田实现了设备选型和生产运行精细化管理,降低了生产成本。关键词:低渗透油藏;游梁式抽油机;冲次;游梁平衡

长庆油田油藏大多属于低渗透和超低渗透型,原油粘度低,供液量不足,原有抽油机型及参数存在生产参数大于供液能力的现象。其中,有部分油井悬点载荷在 60 kN左右,使用 6型抽油机时超载,而使用 8型抽油机又造成了浪费。为了实现油田精细化管理,降低产能建设投资费用,2007年初,长庆油田提出开发 7型超低冲次抽油机的计划。

1 总体结构

传统的游梁式抽油机[1]工作可靠,使用寿命长。由于采用曲柄平衡方式,不易调节,平衡率低,不节能[2]。为了保留其优点,克服其不足,设计了如图 1的整体弯游梁式抽油机 (专利号 ZL 2007 2 0200372.4、ZL 2007 2 0200374.3)。其显著特点是取消了曲柄平衡,将传统的直游梁设计成整体弯游梁。由于采用游梁平衡方式,连杆组件受力减小,大幅度降低电机、皮带、减速器的负荷,使用寿命大幅度提高,维护成本明显降低。保持了抽油机的传统传动模式,采用低速电机实现超低冲次。驴头上死点时,配重箱接近地面,小块配重(25 kg/块)从侧面插放在配重箱中,可轻松加减,使平衡可调至较高水平并易维持,配重箱做有防盗、防掉落机构,节能并保护抽油机。增加了调冲程支撑装置,调冲程时,把游梁与支架锁住,生产运行时,将支撑装置固定在支架上。不需要吊车或吊链辅助,2～3人就能轻松调冲程[3]。

图1 整体弯游梁式抽油机

2 超低冲次技术方案

长庆油田油藏大多属于低渗透和超低渗透型,原油粘度低,供液量不足,存在生产参数大于供液量的现象。开发超低冲次抽油机能较好地解决这些问题。

2.1 方案比较

抽油机的冲次与传动系统的减速器传动比、配置电动机额定转速、减速器大皮带轮与电机皮带轮配比有关,可通过增大抽油机传动系统的总传动比和降低配套电机额定转速来降低冲次,表 1对常用的 4种实现超低冲次的技术方案进行了比较。

油田设备的第一要求是高可靠性,根据方案优缺点对比,采用低速电机是最可靠、经济的方案,可以实现最低冲次 2.5 min-1,并保持了传统的传动系统结构模式和维护管理模式,同时保证了抽油机互换性。

2.2 电动机的选取

根据长庆油田的生产实践,8型机用 15 kW电机、6型机用 11 kW电机就基本能满足生产需要。对于产液量较低、要求冲次低时,CYJ7-2.5-26HY型选用 Y180L-12/11 kW电机,额定转速 460 r/min;最低冲次达到 2.55 min-1。对于产液量较高、要求冲次较高时,选用 Y200L-8/15kW电机,额定转速为730 r/min。

表1 方案优缺点对比

3 扭矩分析

整体弯游梁受力如图 2所示,对铰支点O满足

W×A=G×L+F×R+T

式中,W为悬点载荷;A为游梁前臂长;T为动力机经减速器和连杆传递至游梁的力 f对O点的力矩;G为配重装置重力;F为配重惯性力;L为配重有效力臂;R为配重重心运行轨迹曲率半径。

由于A是定值,悬点载荷对O点的力矩W×A的变化规律就完全由悬点载荷W的变化规律(即示功图)决定;抽油机运转中配重的有效力臂 L也呈周期性变化,配重装置对O点的力矩 (G×L+F× R)与悬点载荷对 O点的力矩W×A镜象拟合得越好,T就越小,从而达到降低曲柄轴净扭矩峰值及电机功率,实现节能。

图2 游梁受力分析

减速器输出轴(曲柄轴)净扭矩 TW是衡量抽油机性能优劣的重要指标,减速器的选型按典型工况下最大净扭矩 Tmax决定额定扭矩,按均方根扭矩 Te验算安全系数。图 3是 CYJ7-2.5-26HY型整体弯游梁式抽油机与常规游梁式抽油机的扭矩计算曲线。可明显看出,整体弯游梁式抽油机曲柄轴净扭矩曲线 Tn波动减小,而且全是正值,也就是说整体弯游梁式抽油机消除了“负扭矩”现象,平衡效果好于常规机。

图3 曲柄轴扭矩曲线

根据扭矩曲线图可以看出,CYJ7-2.5-26HY型整体弯游梁式抽油机的减速器最大输出扭矩在 20 kN·m左右,为了确保油田的生产安全,选定减速器额定扭矩26 kN·m的 ZLH750-26HB型减速器。

4 技术参数(如表1)

表1 CYJ7-2.5-26HY型抽油机技术参数

5 室内试验与评价

CYJ7-2.5-26HY型整体弯游梁式抽油机按照SY/T5044-2003标准进行厂内型式试验和检测,最大悬点载荷能力 70 kN,实测冲程为 2.47、1.82 m,冲次为 5.05、3.55、2.60 min-1,其他各项指标均在标准允许的范围内。

2008年,新疆质监局和国家油气田井口设备质检中心(江汉所)对 7型抽油机进行了检测,各项指标均符合要求。

6 工业性试验和测试

2007-10-28在长庆油田采油三厂红井子作业区某井进行了同井对比测试。该井的基本参数和测试数据如表 2。2台抽油机载荷和采液量相近,CYJ7-2.5-26HY型整体弯游梁式抽油机平衡率达到了90%以上,体现出优异的平衡率和节能效果。

表2 测试数据对比

7 特点

CYJ7-2.5-26HY型整体弯游梁式抽油机自2007-10-28投入生产运行以来,目前已经在长庆油田推广使用了 150台,该型抽油机具有以下特点:

a) 实现 2.5 min-1超低冲次,满足低渗透油田开采的生产需要,延长机、杆、泵采油系统使用寿命和检修周期。

b) 结构形式简单可靠,故障率低。降低电机、皮带、减速器及连杆组系的负荷,易损件使用寿命提高,维护费用和配件费用下降。

c) 操作安全性高。调冲程、调平衡简单易行,平衡率高。改变了需要吊车辅助的传统作业方法,劳动强度和作业费用降低,作业效率大幅度提高。

d) 平衡特性好,匹配油田的生产需要,节能并降低油田的采购和运行费用。

8 结论

1) CYJ7-2.5-26HY型整体弯游梁式抽油机采用游梁平衡方式,平衡率高,降低了曲柄轴扭矩,提高了效率和使用寿命。

2) 最低冲次达 2.6 min-1,满足了低渗透油藏的生产要求。

3) 增加了抽油机系列,实现了设备选型和生产运行精细化管理,对提高超低渗透油田的开发效益起到了关键作用。

[1] 邬亦炯,刘卓钧,赵贵祥,等.抽油机[M].北京:石油工业出版社,1994.

[2] 张晓东,贾国超.关于我国抽油机发展的几点思考[J].石油矿场机械,2008,37(1):24-27.

[3] 章 敬,李 伟,李绍奇,等.CYJ5-1.8-18HY型整体弯游梁式抽油机的设计和应用 [J].石油矿场机械, 2008,37(9):82-85.

Design ing and Application on CYJ7-2.5-26HY Pumping Un it

HUANGWei1,L IU Xian1,J IXiao-ke1,L IN Quan2,GAO Chang-le2,GONG Xiao-ming2
(1.O il&Gas Technology Research Institute,Changqing O ilfield Com pany,Xi’an710018,China; 2.No.3M achine Tool Plant of Xinjiang,U rum qi830013,China)

CYJ7-2.5-26HY bend walking beam pumping unit is a new kind of energy-saving pumping unit,which was designed according to Changqing Oilfield Company’s requirement. It could solve the problem that usingModel 8 pumping unit,the load on polished rod was surplus andModel 6 pumping unitwas inadequate.The balance method used in this kind of pumping unit adopts bend walking beam structure,adding or subtracting the balanceweight to keep and adjust balance ofpumping unit,also realizes high balance rate,protection and energy-save.It has high quality and low cost,satisfies the need in ChangqingOilfield and manages the equipments easily,reduces the cost on equipments and operation cost.

low per meability reservoir;beam pumping unit;stroke perminute;beam equilibrium

1001-3482(2010)05-0033-03

TE933.103

B

2009-11-05

黄 伟 (1962-),男,甘肃酒泉人,高级工程师,1983年毕业于甘肃广播电视大学机械专业,2004年毕业于西安理工大学工商管理硕士学院,主要从事采油工艺及配套工具的研究,E-mail:hw_cq@petrochina.com.cn。