抽油机不停机间歇采油技术研究与应用

常规间歇采油存在工人劳动强度高、管理难度大、工作制度难以执行到位等问题。为此,提出了抽油机不停机间歇采油技术,采用长周期集中式间歇采油转变成多次短周期分散式间歇采油的策略,开展连续整周运行与低能耗摆动运行相结合的方式,将常规间抽停机运行改为曲柄低能耗小角度摆动运行;以井下柱塞保持不动为前提,杆柱最大弹性变形为基础,设计出曲柄最大摆动范围,确保地面设备不停机安全摆动,井下泵停抽的不停机短周期间抽工艺。现场应用表明,与常规间抽相比,系统效率提高4.4个百分点,百米吨液单耗降低28.7%,日节电22.14 k Wh,对低产井高效开发具有重要意义。

游梁式抽油机变速运行系统动态特性分析

抽油机变速运行技术虽在国内得到一定推广,但目前对其理论研究相对较少。建立抽油机变速运行动力学模型和振动模型,通过对模型的求解,研究变速前后抽油机动态特性变化。计算结果表明:采用变速运行抽油系统的惯性扭矩Td峰值降低了56.56%,平衡率上升了56.68%;当冲次小于10 min^(-1)时柱塞振动变化不大,当冲次大于10 min^(-1)时柱塞振动幅度明显增大;此外,抽油机系统输入功率曲线波动幅度大幅降低,运行功率峰值降低了70%。研究证实抽油机变速运行能够极大改善系统动力性能。

超长冲程抽油机运行参数对举升效果影响

为进一步提升超长冲程抽油机规模应用效益,开展了不同运行参数下举升效果现场试验。该抽油机调参灵活简单,可在控制柜内直接调节冲程、上行绳速、下行绳速、上等待时间及下等待时间等运行参数,从而使工作状态发生改变。在相同冲程及冲次条件下,测量某井在不同绳速及不同等待时间下的日产液量及日耗电量,现场试验数据结果表明,提高超长冲程抽油机的冲次及上行绳速、延长下等待时间,会使泵效提高4.84%,系统效率提高2.28%。在保证井底流压处于合理状态下,增大超长冲程抽油机的冲次、上行绳速及下等待时间,系统效率会进一步提高0.28%,使其举升效果提高,进一步优化节能。

电动机随动变速运行技术实践与认识

为解决游梁式抽油机井载荷冲击大、振动大,导致能耗高、系统效率低等问题,开展了电动机随动变速运行技术研究。根据抽油机系统载荷需求实时调整电动机驱动速度,做到载荷增大电动机减速,载荷减小电动机提速,实现电动机功率平稳输出。标准模拟井试验结果表明:应用该技术后电动机功率曲线平稳,功率峰值降幅最高可达70.4%,减速箱输出扭矩峰值降幅达16.2%,减速箱振动最大振幅降低76.1%;现场累计应用462口井,高沉没度井功率峰值降幅37.4%;低沉没度井节电率17%以上;合理沉没度井系统效率提高3.3个百分点。该技术超宽调频范围能实现游梁式抽油机全生命周期动态柔性运行,具有广泛的应用空间和较好的应用前景。

变速运行下抽油机系统力学参数相关性分析

抽油机变速运行技术能降低电机的峰值功率,改善抽油系统的运行状况。目前在国内外各大油田试验推广,以实现抽油系统的节能降载,提高抽油机的系统效率。为了分析在变速运行过程中造成电机峰值功率降低的主要因素,将整个抽油系统划分为3个子节点,通过现场试验的方式,测取各节点的力学参数变化情况,并引入变异系数的概念,用来描述和对比各项数据的离散程度的大小。在进行数据处理时,结合统计学理论,使用SPSS软件对变化的力学参数作相关性分析,结果表明电机功率的变化与转速变化具有强相关性,电机扭矩的变化与电机的惯性扭矩同样具有强相关性,而减速箱扭矩的变化与曲柄惯性扭矩以及游梁惯性扭矩具有极弱相关性,在分析和对比悬点速度曲线时发现悬点的梯形台式平稳运行有助于降低减速箱扭矩的波动。

Y211—150可伸缩热采封隔器的研制

针对大庆油田稠油油藏的开发需要,研制了Y211—150可伸缩热采封隔器。该封隔器主要由密封机构、坐封锁紧机构、解封机构、扶正锚定机构、热力伸缩补偿机构、安全脱卡机构等组成。它将封隔器与伸缩管设计成一体,采用V形膨胀石墨密封圈组成密封系统,确保伸缩管热力伸长时封隔器的密封性。采用左旋上提管柱坐封,右旋脱锁,上提管柱解封。室内及现场试验表明,伸缩管与封隔器之间的内密封较好,可耐压20 MPa,耐温375℃。

抽油机变速驱动与控制技术现状及发展趋势

游梁式抽油机在运行时,系统效率低、能量浪费严重。抽油机变速驱动与控制技术作为近年来应用于游梁式抽油机较先进的节能降耗技术,能够根据油井供液能力的大小以及系统的运行状况,智能控制电机转速,实现油井的供采平衡,节约能耗。变速驱动技术按照作用范围的不同,分为宏观变速驱动和微观变速驱动技术2大类。阐述了宏观变速驱动技术基于悬点示功图、动液面深度2种智能调速控制方案的设计原理与技术特点;分析了微观变速驱动技术的节能机理。

游梁式抽油机井负功问题探讨

游梁式抽油机在上、下冲程过程中都会出现负功现象。抽油机井发电越多,即负功越大,导致其效率越低、能耗越大。针对负功产生的规律和影响,开展了负功不同处理方法对抽油机系统效率及对不同节能产品评价结果的影响试验,同时针对负功是否再利用,进行了变压器上、下端负功测试试验,得出:因大庆油田大部分都是一台变压器带一口抽油机井,负功无法被电网上其他电器所有效利用。所以,评价节能产品效果和计算抽油机系统效率时,不应该减掉负功。上述研究对在消除负功方面上的节能措施的实施和评价有一定的指导意义。

游梁式抽油机变速运行模式优化

为解决常规游梁式抽油机在正常运行时存在平衡状况差、系统能耗大等问题,开展了变速驱动技术研究。通过控制电动机转速调节系统的运行状况,降低系统能耗;基于平衡功率调速,重载慢驱、轻载快驱的理念,建立了抽油机变速运行运动学模型和动力学模型;利用非线性耦合方法对系统仿真模型求解。研究发现,所有电动机变速曲线基本都遵循马鞍形曲线的变速规律,并以电动机输出瞬时功率最低为优化目标,对变速运行模式进行优化。结果表明,优化变速曲线相比原始变速曲线,曲柄旋转角速度峰值降低了3.5%,但悬点速度峰值降低了28.6%,曲柄瞬时功率峰值降低了24.96%,证实优化变速曲线节能效果更好。该技术可广泛应用于各种游梁式抽油机,对抽油机举升节能降耗具有重大意义。

常规电机和高转差电机变速运行试验研究

为了进一步提高应用游梁式抽油机变速运行控制技术的性价比,在模拟试验井进行了常规Y系列电机和高转差电机应用变速运行控制技术前后电机输入功率和电机输出轴扭矩测试试验。从电机输入功率、节电率、电机输出轴扭矩等方面,对比分析了两种电机应用变速运行控制技术前后功率和扭矩的变化情况。测试结果表明,采用变速运行控制技术后,常规Y系列电机综合节电率在14%以上,高转差电机的综合节电率在12%以下,两种电机输入功率峰值降低40%以上,扭矩峰值降低20%以上。游梁式抽油机变速运行控制技术与常规Y系列电机组合应用性价比较好,既能达到节能、降低电机输出轴扭矩的效果,又能达到节约成本的目的,为油田更好地应用节能控制技术提供了可靠依据。