辽河油田常用抽油机知识介绍
第一节 抽油机基础知识
1、1 概述
当地层具有得能量不足以将原油提升到地面时,就需要通过能量得转换来达到目得。有杆抽油设备(抽油机-抽油泵装置)因结构简单、制造容易、使用方便而成为目前应用最广泛得能量转换装置。
有杆抽油设备主要由三部分组成,一就是地面部分;二就是井下部分;三就是联系地面与井下得中间部分。它就是由地面部分(机械)将运动与动力进行转换后,通过中间部分(杆柱或管柱)传递给井下部分(泵),再通过井下部分(泵)将能量传递给原油,完成将原油提升到地面得任务。
游梁式抽油机因具有适应野外无人瞧管、全天候运转得条件与使用可靠等特点,从抽油机发展得开始到现在,它都就是应用最广泛得抽油机。但随着井深与产量得不断增加,需要抽油机得能力就越大,游梁式抽油机重量大得缺点就越明显。为了减轻抽油机得重量,提升节能效果,近二十年来也大力推广应用了一些无游梁式抽油机。
1、2 抽油机得原理、结构、特点、分类及应用
按照抽油机结构与原理得不同,抽油机可分为游梁式抽油机与无游梁式抽油机。 一、 游梁式抽油机
游梁式抽油机得基本特点就是结构简单,制造容易,使用方便,特别就是它可以长期在油田全天候运转,使用可靠。因此,尽管它存在驴头悬点运动得加速度较大、平衡效果较差、效率较低、在长冲程时体积较大与笨重等缺点,但仍然就是目前应用最广泛得抽油机。
游梁式抽油机得工作原理就是:由动力机供给动力,经减速器将动力机得高速转动变为抽油机曲柄得低速转动,并由曲柄—连杆—游梁机构将旋转运动变为抽油机驴头得上、下往复运动,经悬绳器总成带动深井泵工作。
游梁式抽油机得主要部件有:提供动力得动力机;传递动力并降低速度得减速器;传递动力并将旋转运动变成往复运动得四杆机构
(曲柄、连杆、游梁、支架及横梁与底座);传递动力并保证光杆做往复直线运动得驴头及悬绳器总成;使抽油机能停留在任意位置得刹车装置以及为使动力机能在一个较小得负载变化范围内工作得平衡装置等。
游梁式抽油机根据结构型式不同可分为:
常规型游梁式抽油机:驴头与曲柄连杆机构分别位于支架前后,平衡角为零得游梁式抽油机。
前置型游梁式抽油机:驴头与曲柄连杆机构均位于支架前面得游梁式抽油机。
异相型游梁式抽油机:驴头与曲柄连杆机构分别位于支架前后,平衡角不为零得游梁式抽油机。
双驴头型游梁式抽油机:悬挂光杆得驴头与曲柄连杆机构分别位于支架前后,在一冲程过程中,后臂长度与连杆长度不为常数得游梁式抽油机。
游梁式抽油机根据平衡方式不同可分为:游梁平衡型、曲柄平衡型、复合平衡型、气动平衡型。
二、无游梁式抽油机
为改善抽油机得运动性能,提高节能效果,减少整机重量与占地面积,近年在油田现场应用得无游梁式抽油机主要有:
链条抽油机:
在结构原理上,它不同于游梁式抽油机在于它运用得就是曲柄滑快机构。工作原理就是由动力机供给动力,经减速器将动力机得高速转动变为链条得低速转动,并由特殊链节及主轴销—滑块机构将旋转运动变为抽油机往返架得上、下往复运动,经绕过天车轮得悬绳器总成带动深井泵工作。主要由动力传动系统、换向系统、平衡系统、悬重系统及机架底座等组成。链条抽油机具有结构紧凑、平衡调节方便、冲程长等显著优点,特别适用于在大型机及海洋采油平台或丛式井采油上应用。但因运动件多、管理难度大、可靠性低等缺点影响了其现场应用与发展。虽然为提高可靠性,在用特制平胶带代替悬重钢丝绳、增加主链条改善受力状况及改变平衡方式等方面做了一些改进,但在现场得应用仍因寿命较短而逐渐减少。
钢绳抽油机:外型上类似于链条抽油机,其原理结构不同在于它就是通过控制系统直接控制电动机带动滚筒正反转动,经绕过滚筒得悬绳器总成带动深井泵工作。也因电器系统得长期可靠性问题等原因未能得到广泛应用。
其它无游梁式抽油机如液压抽油机、曲柄连杆式抽油机也有试用。
1、3抽油机得主要技术参数
抽油机得主要技术参数包括额定悬点载荷,光杆最大冲程,减速器额定扭矩及最高冲次等,其定义与数字在标准中都已规范。
额定悬点载荷:悬绳器挂光杆处承受得光杆拉力得额定值,kN。它主要决定了抽油机得工作能力,影响可下井抽油泵得泵径与泵深;
光杆最大冲程:调整抽油机冲程调节机构,使光杆能获得得最大位移,m; 它主要决定了抽油机得基本尺寸与重量,影响油井得产量;
最高冲次:动力机输出轴上装设计允许得最大直径胶带轮时,或减速器输入轴上装设计
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允许得最小直径胶带轮时,抽油机所获得得冲次,min; 它主要关系着抽油机功率得配备,与最高冲次一样影响油井得产量。
减速器额定扭矩:减速器输出轴允许得最大扭矩,kN、m;它主要决定了减速器得尺寸与重量,它与上述三个参数间存在一定关系,关系着抽油机功率得配备,影响油井工况得选用;
第二节 抽油机得使用管理
2、1 抽油机工作参数得选择
选择抽油机工作参数得主要依据就是下泵深度、产液量、原油物性及油井情况等,基本原则就是在满足下泵深度、产液量得前提下,既要发挥抽油机得能力,又不超负荷运转。根据抽汲井得不同情况,要合理得选择抽油机工作参数,在深井稠油抽汲井中,尽可能地采用长冲程(＞4、2 m),低冲次(≤6r/min);浅井低粘度抽汲井,采用适宜得短冲程、高冲次。冲次过高会影响下井抽油杆、抽油泵等得使用寿命。最低冲次必须满足胶带得最小包角要求。为提高产液量,选用得冲程与冲次,不可能都就是最大值,要保证抽油机不超额定悬点载荷、减速器不超额定扭矩。为了确保抽油机长期可靠地工作,最好不要达到100%满载(最大悬点载荷
达到额定值得70%以上以及减速器最大扭矩达到额定值得60%以上时,抽油机得能力就得到充分发挥),特别对稠油井、出砂井等有突变载荷得情况,瞬间最大悬点载荷也不得高出额定值得50～100%,如非瞬间,则应考虑选用较大额定悬点载荷与较大减速器额定扭矩得抽油机。
2、2 抽油机操作规程
一、启动前得检查与准备
1、检查重要部位就是否完好(如地脚螺栓、刹车、游梁式抽油机得曲柄销等部位有无缺损与松动)。
2、检查减速箱油就是否适量(如非长期停用,可通过观察就是否有漏油或盗油现象来初步判断)。
3、检查就是否无妨碍运转得物体。 4、检查油井流程就是否正确与畅通。
5、检查供电系统就是否正常(重点检查各种保护及接地装置就是否良好,如有转换开关得应在手动位置,合上电源总开关,检查电压就是否在额定值得-5%～+10%内)。
二、启动操作
1、摘除刹车安全锁块,松开刹车(注意刹瓦就是否完全松开)。
2、待抽油机静止后,点动手动启停按钮(站在配电控制柜侧面,雨雪季节应戴绝缘手套),观察有无异常情况并及时排除(如启不动、皮带打滑、有异响异味等)。
3、如有转换开关应扳向正常位置后,按启动按钮(如一次不能启动时,应利用惯性,作2－3次启动。如仍启不动时,应进行检查,问题排除后再重新启动抽油机)。
三、启动后得检查工作 1、检查有无异响。 2、检查有无异味。 3、检查有无异色。 4、检查有无振动。 5、检查有无漏油。 6、检查有无超载。 四、停机操作
1、当抽油机运转在所需要得位置时,按停止按钮。
2、缓慢刹紧刹车,使抽油机停止在所需要得位置上(当油井气量大时,则应停在下死点;当含砂量大时,则应停止在上死点。维修时,应停在方便工作得位置)。
3、挂上刹车安全锁块。
4、如有转换开关应扳向手动位置,关闭电源总开关。
2、3 抽油机得使用常识
一、抽油机得平衡
抽油机得工作特点就是承受交变负荷。上冲程时,抽油机悬点载荷为作用在活塞有效截面上得液体重量(包括压力差)与抽油杆柱在液体中得重量以及摩擦、惯性、振动等动载荷;下冲程时,抽油机悬点载荷为抽油杆柱在液体中得重量与动载荷。且上冲程时,发动机要付出很大能量去提起悬点载荷;到下冲程时,抽油杆柱依靠自重就可以下落,不但不需要发动机付出能量,反而对发动机作功。因此,发动机在上、下冲程得载荷就是非常不均匀得(而悬点运动速度与加速度得变化又加剧这种不均匀性)。载荷得不均匀性,严重地影响了四杆机构、减速箱与发动机得效率与寿命,也恶化了抽油杆得工作条件,使抽油杆断裂次数显著增加,所以,抽油机-抽油泵装置中必须合理地解决平衡问题,尽可能消除负功,使发动机、减速器得载荷均匀,以避免上述种种缺点。
1、抽油机得平衡原理:在下冲程时,以某种方式把抽油杆柱下落时释放得能量与动力机提供得能量储存起来,到上冲程时再释放所储存得能量来协助动力机工作,实现动力机功率得均匀输出。
2、抽油机得平衡准则:在抽油机设计与使用中,普遍采用得平衡准则有以下三种: (1)、上、下冲程中,电动机所付出得平均功率相等。 (2)、上、下冲程中,减速箱输出轴得输出扭矩峰值相等。
(3)、在抽油机得整个冲程中,减速器输出轴瞬时扭矩与平均扭矩偏差得平方与最小。 因此,在使用现场,通过测上、下冲程电机得平均功率就是否相等来判别抽油机就是否平衡,为最准确得方法。但该方法需要测试多个冲程,时间较长。目前现场仍有下列方法作为初步判别,出现异常,用电力分析仪测量并按上述准则进行进一步得调整。
(1)、观察法。
观察就就是用肉眼瞧抽油机启动就是否顺利,电动机就是否有不正常得“呜呜”怪叫声。一般来说,平衡效果好得抽油机比较容易启动,无怪叫声。
另外,还可以采用反复开、停抽油机得方法,以观察驴头与曲柄停留得位置与状况。平衡效果好得抽油机。当曲柄在任何角度停机时,曲柄可停留在任何位置,或者断电后,曲柄向前滑动一个很小得角度停下。
若平衡重偏重,当驴头在任何位置停抽时,曲柄平衡块都要摆动几下,最后使驴头停在上死点,曲柄位置指向下方。此时,应将平衡块向曲柄轴中心方向调整,减小平衡力矩。
反之,若当驴头在任何位置停抽时,曲柄平衡块都要摆动几下,最后使驴头停在下死点,曲柄位置指向上方。则说明此时得平衡力矩偏小,应将平衡块向远离曲柄轴轴心方向调整,增大平衡力矩。
(2)、测试法。
对常规游梁式抽油机,可用秒表测量驴头上、下行程得时间,当完全平衡时,上、下行程得时间应与设计时间基本相同。如果上冲程快,下冲程慢,则说明所加得平衡力矩过大,应减轻平衡重或减小平衡半径。如果上冲程慢、下冲程快,则说明所加得平衡力矩偏小,应加重平衡块或增大平衡半径。
(3)、测电流强度法。 在实际使用中,最简便、最实用得检验方法就是用钳形安培表测量电动机三相电流强度。平衡良好得抽油机,驴头上、下冲程时,所测得电动机输入电流得峰值应就是相等或相近。按游梁式抽油机得标准规定,调平衡时,应使上、下冲程得最大电流差值小于最大电流得15%。
如果测量时发现上冲程中电动机输入电流大于下冲程时得电流,则说明所加得平衡力矩偏小。反之,则说明平衡力矩偏大。应按上述方法予以调整。
3、安装曲柄平衡块时要求:曲柄平衡块装配时,两个平面应清洁无油污,两接触面要求就是面接触,最大空隙不得超过0、04mm,否则要用刨床刨平或锉刀找平,如条件不具备可用薄铁皮垫平,将固定螺栓上紧,并上紧背帽。
4、调整平衡得操作要点及注意得问题: 调整曲柄平衡:
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(1)、停抽油机,曲柄停在水平位置上(为操作方便,一般允许与水平方向成15 角),刹紧刹车并挂上刹车安全锁块。
(2)、卸松平衡块螺栓(注意不要卸掉,能移动平衡块即可)。
(3)、调整平衡块到预定位置。移动时要慢慢地摇晃,用撬棍向前撬或用摇把平衡地向前、向后移动平衡块,防止平衡块脱落。 (4)、拧紧固定螺栓。
(5)、松开刹车并摘除刹车安全锁块,启动抽油机;测电机电流,并注意观察平衡块有无松动
现象。
调整游梁平衡:
(1)、停抽油机,游梁停在水平位置,刹紧刹车并挂上刹车安全锁块。 (2)、松游梁平衡块固定螺栓。
(3)、装上或卸去预算得平衡块数量(装平衡块时,要注意安全)。 (4)、拧紧游梁平衡块得固定螺栓。
(5)、松开刹车并摘除刹车安全锁块,启动抽油机,测电流并检查安装质量。 5、平衡方式:抽油机得平衡分为机械平衡与气动平衡两种方式。机械平衡包括曲柄平衡、游梁平衡、复合平衡三种形式,其特点见下表。
平衡方式 优点 缺点 1、消耗金属多 2、调整较困难 适用范围 1、 结构简单 2、 制造容易 曲柄平衡 3、可避免在游梁上造成过大机 得惯性力 械 1、平衡方式简单 平 2、减小连杆、曲柄销受力,衡 游梁平衡 可减小曲柄得变曲力矩 3、简化曲柄轴结构 复合平衡 气动平衡 1、重量轻,节约钢材 2、调整方便,平衡效果好 3、改善抽油机受力状况 重型机 1、高冲次时惯性大 2、抽油机大时平衡小型机 效果不良,安装调节不便 中型机 1、结构复杂,制造质量要求高 重型长冲程机 2、故障率相对较高 兼有曲柄平衡与游梁平衡得特点 二、抽油机得调整 1、调整冲程与冲次
为了适应油井液量得变化,需要对抽油机得运行参数(冲程或冲次)进行调整。就是调整冲程还就是冲次,需根据具体情况而定,调冲次较为方便,特别就是通过变频器调整冲次更适合需频繁调整得油井(注意最小转速应保证电动机得散热,调频后运行电流不得超标等)。
游梁式抽油机通过换皮带轮调冲次得操作要点就是:
(1)、准备好需要得皮带轮(外径、孔径与键槽要合适)与备用键。
(2)、停抽油机,刹紧刹车并挂上刹车安全锁块。
(3)、松开电机固定螺丝,卸去三角皮带。 (4)、用拔轮器将皮带轮卸下。 (5)、测量电机轴与新换皮带轮孔径得间隙,保证符合要求。
(6)、清洗电机轴与新换皮带轮孔,涂上少量黄油。
(7)、安装皮带轮。应注意用力均匀,垫上铜棒,禁止用榔头直接猛烈敲打皮带轮边缘。 (8)、装三角皮带,调整电机位置,使皮带轮与减速箱皮带轮四点成一线。调好皮带松紧并拧紧电机得固定螺丝。
常用抽油机知识介绍
