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文档简介

大家好

我是杨帆,陕西省岐山县人,宝鸡电机厂退休。很抱歉,讲不了普通话,请谅解!

不过,听听岐山话,可以体味一下古老历史的语言风味,因为岐山是中华民族周王朝的肇基地,凤鸣岐山的传说、封神演义的故事,就发生在这块神奇的土地上,在这凤鸾和鸣的地方诞生的周文化,是中华民族的奠基文化,一部充满智慧的《易经》,就是周文王姬昌在这里演绎的,后来中国的儒家、道家、墨家等一切文化,都是渊源于《易经》这本著作。

岐山话,肯定也是远古周人语言的传承。大家好

我是杨帆,陕西省岐山县人,宝鸡电机厂退休1抽油机节能技术研发

--石化管理干部学院油田企业供用电技术管理培训班讲稿

杨帆(高级工程师)2013年10月22日抽油机节能技术研发

--石化管理干部学院油田企业供用电技术2前言

各位都是来自油田用电管理岗位,抽油机是你们日常用电管理的重点对象。抽油机的技术现状怎样?采油工程节能降耗的出路究竟在哪里?这是各位工作中最大的关注点。人类面对资源环境压力,抽油机已不是当初的能抽油就行的使用理念,节能、耐用,应当是抽油机技术发展的必然趋势。

创建节约型采油模式的重大责任,将历史性落在你们肩上。前言3

我曾经是一个对采油工作一无所知的人,2002年一个偶然的机会,得知采油所用的抽油机耗电高、效率低,节能降耗是一项重大课题。于是,便产生了琢磨抽油机的念头,这一琢磨就是十年。十年时间都琢磨了些什么呢?这就是我今天要同各位交流的内容:

一、抽油机现状的产业观察与分析。二、采油工程节能降耗的技术思路。三、新一代高效节能抽油机研发。

三部分内容,实际上是抽油机节能技术研发的一个逻辑过程,观察是为了搞懂改进的对象,继而才能形成正确的技术进步思路和结果。十年时间琢磨的结果是什么呢?

就是让已经使用了上百年的《曲柄平衡游梁式抽油机》变个样。究竟变成什么样?让我们先睹为快吧!我曾经是一个对采油工作一无所知的人,2002年一个4

第一台样机是2003年7月28日安装在子长采油厂7407井(后驱动式)的。

这是一台三型机配套2,2kw、4p电机泵挂深度600米日耗电11度日出油2.6吨与原装机对比,节电率68%子长采油厂时任厂长冯对生付厂长吕延生、大队长李志江称赞是:抽油机的革命性创新。第一台样机是2003年7月28日安5这是改进后安装在子长采油厂130丛井的4台四型抽油机试验样机。这是改进后安装在子长采油厂130丛井的4台四型抽油6这是第三次改进后安装在延长油田七里村采油厂的七台三型抽油机试验样机。这是第三次改进后安装在延长油田七里村采油厂的七台三型抽油机试7这是第三次改进后安装在大港采油一厂的4型抽油机试验样机(后驱动式)

检测结果:节电率33%增产30%有功功率提高24%这是第三次改进后安装在大港采油一厂的4型8工作原理

请看这段视频就一目了然

减速机带动曲柄轮旋转,通过推拉杆往复运动,推拉曲肘升直或弯曲,使游梁上摆或下摆。游梁上摆运动时,吊坨落体重力施加一提升力矩也使游梁上摆而抽油。游梁下摆运动时,泵杆下落,活塞进油,同时吊坨被提升积蓄位能。以上动作周而复始而实现抽油作业。工作原理

请看这段视频就一目了然减速机带动曲9

2011年6月8日,国家知识产权局授予《吊重平衡游梁式抽油机》发明专利。

抽油机的实用新型专利很多,但发明专利,仅此一项。

2011年6月8日,国家知识产权局授予10在上述试验的基础上,现已基本完成了第四代全系列的定型设计。

只所以能有这么个结果的产生,完全来自对产业现状的细致观察与深入分析;完全来自对抽油机工作原理的深度理解与科学改进。

下面分三部分来叙述:

在上述试验的基础上,现已基本完成了第四代全系列11一、抽油机产业现状的观察与分析

一、抽油机产业现状的观察与分析

12

抽油机从表象看似一个很简单的粗笨机械,其实不然,从多学科理论视点分析,它涉及机械原理、力学、运动学、动力学、流体学的诸多经典理论;它不光是实现自身的机械运动,而且关联着地下油液的渗透特性和活塞泵的充满度特性;它风吹、日晒、雨淋,是使用条件最苛刻的一种机械。

我长期蹲在子长山沟里的抽油机旁,从多视点细心观察、记录、理解、分析,对在用抽油机形成了五个方面的观察发现:

抽油机从表象看似一个很简单的粗笨机械,其实13

第一个观察发现:《曲柄平衡游梁式抽油机》不能实现“动态跟踪平衡”,无功损耗巨大。全世界使用的抽油机,都是美国石油学会的标准设计结构,这个使用了近百年的抽油机(简称常规机),由于不能实现“动态跟踪平衡”,能耗巨大。

第一个观察发现:《曲柄平衡游梁式抽油机》不能实现14为什么说能耗巨大?算一笔账就会一目了然!千米吨液应耗多少度电?一吨油从一千米的地下抽到地面,应该需多少功?1000Kgf×1000m=1000000Kgf.m=9.80665MJ(兆焦耳)(1Kgf.m=9.80665J)折合电能是多少?9.80665MJ÷3.6MJ=2.724KW.h,(1KW.h=3.6MJ)即:千米吨液应耗有功电能2.724度。我国千米吨液实际消耗多少度电?据资料介绍,高产井千米吨液耗电在10~20度之间,而低产井千米吨液电耗高达50~60度。就是以最低10度用电来计算,无功损耗占到72%,怵目惊心!为什么说能耗巨大?算一笔账就会一目了然!千米吨液应耗15算这笔账能说明什么问题?第一、说明电能几乎常年消耗在抽油机的自身运转上。

第二、说明采油工程节能降耗的潜力巨大。第三、说明实现“节能降耗目标”,必须从提高抽油机效率入手。算这笔账能说明什么问题?第一、说明电能几乎常年消16

是什么原因,造成了采油工程这么巨大的能耗?

发现了三个因素:

1、抽油机方面:由于不能实现“动态跟踪平衡”,动力的绝大部分功是消耗在克服残余不平衡量上,机械效率极低。2、油井方面:我国油田大多为低渗贫油田,其工况表现为空抽现象严重,泵效低。3、作业方面:①平衡调整作业难度大,调整精度低,机构残余不平衡量大,导致无功损耗大。②抽汲参数调整不合理,没有满足井下液面动态平衡,致使空抽现象普遍,造成大量无功损耗。是什么原因,造成了采油工程这么巨大的能耗?17常规机为什么不能实现“动态跟踪平衡”?以减速机为研究对象,由于负载力矩为一交变的非正弦变化曲线,而曲柄配重的力矩却是正弦曲线,因此,无法拟合全冲程过程中相对稳定的平衡点,运转中出现减速机较高的峰值和较深的谷值(负值)扭矩。

动态跟踪平衡效果不好是高耗能的核心!常规机为什么不能实现“动态跟踪平衡”?18同时研究发现:

常规机还存在着三个问题点:

问题一、存在一个不能解开的矛盾,就是上冲程时平衡块越重越好,下冲程时平衡块越轻越好,这是个无法调和的矛盾。即使前人想出了用异相曲柄平衡的方式,也不能克服。

同时研究发现:

常规机还存在着三个问题点:19

问题二、曲柄配重形成几何偏心,停机时自然下垂,使机构处于最不平衡的位置,启动惯量极大,为启动势必要配大容量电机,运转时又是大马拉小车,造成很大的低功率因数空载电能损耗。

问题二、曲柄配重形成几何偏心,停机时自然下垂,使机20问题三、平衡块是旋转运动,位移轨迹为圆弧,没有100%的回收利用光杆下落的重力功来积蓄位能和释放位能。问题三、平衡块是旋转运动,位移轨迹为圆弧,没有100%21这就找到了常规机高能耗的根子是:

曲柄平衡方式只有改变这种平衡方式,才是节能的正确出路!这就找到了常规机高能耗的根子是:曲柄平衡方式22第二个观察发现:常规机有它绝对科学、合理的重大因素

常规机的驱动机构为“曲柄连杆机构”,这种机构使曲柄的回转运动可以转化为连杆的往复运动。第二个观察发现:常规机有它绝对科学、合理的重大23曲柄连杆机构还有一个优势?

这就是:抽油光杆的上下运动速度曲线为正弦变速运动曲线。曲柄连杆机构还有一个优势?这就是:抽油光杆的上下运动24光杆正弦变速运动曲线对抽油作业有什么作用呢?其一:这种速度曲线符合液体用活塞泵抽汲理论,即基本能满足活塞充泵、提升、出油的流体学原理,泵效较高。(后面具体讲)其二:在上、下冲程的两个换向拐点,光杆的运行速度、加速度会趋于零,这正好减缓了换向时的动量冲击,能保证平稳换向。光杆正弦变速运动曲线对抽油作业有什么作用呢?25第三个观察发现:业界的节能技术路线存在着缺陷。下表是我与业界技术路线的差异:我的技术思路行业技术思路提高抽油机本身机械效率热衷配套变频器和各种拖动电动机采用新的结构来实现动态跟踪平衡效果在曲柄平衡框架范围内搞附加平衡装置在继承游梁机优势的基础上创新抛弃游梁机优势,搞各种无游梁机第三个观察发现:业界的节能技术路线存在着缺陷。26配套变频装置的技术缺陷变频装置不能解决抽油机本身的机械效率低下问题,它是以调低电源频率而降低电动机转速的办法来减少抽油机冲次,实质是做功少了。调低电源频率,电动机不在额定设计频率下运行,会增加电动机气隙磁通密度,降低功率因数,增加无功损耗。

为减少冲次,采用低速多极电动机、或改变电动机皮带轮速比、或采用大速比的减速器,都比采用变频装置好!配套变频装置的技术缺陷变频装置不能解决抽27配套各种高效电动机的技术缺陷抽油机上下冲程运动的负载,对减速机而言是一种变化很大的负载力矩,在360度转角内,电动机除有两点峰值较接近额定功率外,在大多转角内,实际是运行在远离额定功率的工况,负载不匹配,配用任何效率较高的电动机,都不可能有多大效用。配套各种高效电动机的技术缺陷抽油机上下冲程运动的负载28为什么说配套高效电动机作用不大?从异步电动机的工作特性曲线可知:效率和功率因数只有在接近额定负载时,才能为最大値,特别是功率因数,当负载不匹配时很低。面对通常负载率不足50%的抽油机,即使配套效率再高几个百分点的电机,起不到多大作用。为什么说配套高效电动机作用不大?从异29各种无游梁机的技术缺陷

抛弃游梁机,搞各种无游梁机,失去了游梁机曲柄连杆驱动机构的优势,各种无游梁机的匀速运动和频繁换向还造成了新的换向能耗。为什么这样说?物体由静止到运动,需要克服惯性力做功,这就叫启动,电动机的启动电流大约是额定电流的7倍。物体由运动再到静止,这叫做制动,制动更是一种巨大的能耗。

让抽油机的拖动动力频繁的工作在这种工况,是一种理论性的错误!各种无游梁机的技术缺陷抛弃游梁机,搞各种无游30大冲程理论的技术缺陷

面对低渗油田,推行大冲程理论,忽视了井筒中的动液面保持平衡的问题,忽视了泵效问题,大冲程理论有局限性。大冲程理论的技术缺陷面对低渗油田,推行大冲程理论,31为什么说大冲程理论有局限性?计算一下活塞泵的满载容量,做个泵效分析就一目了然已知:泵径=4.4厘米油杆直径=1.9厘米油液比重0.8g/立方厘米计算:100厘米的油柱重量,即一米冲程的满载容量。

即:一米油柱的重量近似为1公斤若冲程1米,以每分钟抽6次计算,24小时满载产量就为:6×60×24×1=8640kg假设有50%泵效,日产量也在4吨以上。我国大多低渗透油井的日产量在2吨左右。所以质疑:低产井何必要用大冲程呢?为什么说大冲程理论有局限性?计算一下活塞泵的满32

顺便指出,业界认为大冲程机的冲次低,对保护油杆磨损有利,我认为磨损与节能降耗相比不是主要矛盾,况且油杆与导向套始终是浸润在油液中,润滑良好,磨损甚微。本发明同样可以根据需要,轻而易举的设计大冲程参数。顺便指出,业界认为大冲程机的冲次低,对保33

第四个观察发现:我国行业标准中的冲程参数比美国API标准都大,额定悬点载荷分等又比API标准少。

下表是最大冲程参数比较行业SY/T5044标准美国API标准机型最大冲程相近机型最大冲程8-2.5-182.5C-228-200-741.8810-3-373.0C-228-246-862.1816-4.8-1054.8C-912-365-1443.65注:1Ibf=4.44822N1in=0.0254m第四个观察发现:我国行业标准中的冲程参数比美国AP34冲程大会带来什么问题?1、整机设计高大,动力配置选大,浪费资源。2、空抽多,泵效低,浪费动力。

用通俗话讲,小孩能干的活,让大人去干,就是劳力的浪费。冲程大会带来什么问题?1、整机设计高大,动力配置选大,浪费资35冲程参数怎样设计才是合理的?冲程参数应根据油井产量设计最合理。

(如一口深井低产井,悬点负荷为11吨,日产量3吨,根据负载可以选12型机,但冲程有1米就足够了)冲程参数怎样设计才是合理的?冲程参数应根据油井产36抽油机怎样选型才是合理的?

应遵循如下规则:

①以油井负载大小选择悬点负荷相适宜的机型;②以油井产量和油液粘稠度选择相适宜的冲程和冲次;③一般在满足油井负载的前提下,稠油井和高产井应选较大冲程,合理冲次,稀油低产井应选较小冲程,合理冲次。抽油机怎样选型才是合理的?

应遵循如下规则:37我国行业标准中,额定悬点载荷分等跨度太大,选型时只能上靠,这也是一个造成资源浪费的普遍因素。

下表是额定悬点载荷参数比较行业SY/T5044标准分等(单位:10kN)美国API标准分等(英镑折算为kN)2,3,4,5,6,8,10,12,14,16,1823.6,24.9,29.8,33.8,39.8,42.3,48.5,52.9,59.2,63.6,77.0,88.4,95.0,109,114,136,162

例如,泵挂深度为700米的井,用25kN悬点载荷就可以,因没有这个型号,一般都只有选用30kN的机型了。我国行业标准中,额定悬点载荷分等跨度太大,选38第五个观察发现:业界没有成熟的节能机型。

下面,对行业几个代表机型做个简要节能效果的技术分析第五个观察发现:业界没有成熟的节能机型。39双驴头抽油机致命缺陷是:动力绳为软链接,下冲程时减速机不能做功,违背了使上下冲程电动机作功相等的平衡原则,这样,驴头、光杆、油柱合成的重力矩就必须大于配重力矩,从而致使上下冲程的理论平衡点偏移,反而增大了上冲程的残余不平衡量,影响整体平衡效果,节电率受到限制。双驴头抽油机致命缺陷是:动力绳为软链接,下40调径变矩抽油机

平衡重是圆弧运动轨迹,不能100%回收光杆下落的重力功,平衡调整作业难度较大,平衡精度不会高,节能效果有限。

调径变矩抽油机平衡重是圆弧运动轨迹,不能1041大港油田直线电机抽油机直线电机本身电气效率很低,在原理上不是节能机型。大港油田直线电机抽油机直线电机本身电气效率42胜利油田引进的美国皮带抽油机

其转动辊筒的驱动,是采用套筒棍子链条传动,链条传动需要优良的润滑环境,在野外使用,很难满足,链条传动也不适合频繁换向的场合,故障率极高,没有跟踪平衡效能节能甚微。胜利油田引进的美国皮带抽油机其转动辊筒的驱43胜利油田长环形齿条抽油机采用传统的齿轮齿条传动原理,传动效率虽比链条机高,但没有跟踪平衡效能,谈不上是节能产品。胜利油田长环形齿条抽油机采用传统的齿轮齿条传44

中国石油30多年来的节能攻关,整个行业还没有定型的节能机型!

技术理论不科学,技术路线不严谨,技术方案系统性差,是整个行业几十年来不能实现节能突破的关键所在!

行业壁垒强大,局外人的节能技术不容易交流,这种技术的封闭性,导致了整个业界节能技术进步的软肋。中国石油30多年来的节能攻关,整个行业还没有定型45二、节能降耗的技术思路

总结出五条节电理论,并在该理论指导下提出采油工程节能降耗的技术出路。二、节能降耗的技术思路

总结出五条节电理论,并46

我在深入观察的基础上,

全面分析机、电、井,从系统工程的角度研究节能解决方案,总结出以下五条节电理论:(1).对常年不停连续工作的抽油机,降低配套动力是节能的关键。(2).达到井下液面动态平衡是抽油机的最佳抽汲参数,大冲程理论有局限性。(3).按液体渗出理论分析,勤抽才能快渗。对低渗贫油井采用小冲程、小泵径、合理冲次,对富油井采用大泵径、中冲程、合理冲次是节能并增产的可行之路。(4).游梁机的光杆变速运动参数符合液体抽汲理论,无游梁机的光杆匀速运动并不可取。(5).吊重平衡方式比曲柄平衡方式更能回收利用光杆下落的重力功。我在深入观察的基础上,全面分析机、电、井,从系47(1)、对常年不停连续工作的抽油机,降低配套动力是节能的关键。降低配套动力既减少自身无功损耗,也能减少变压器配置容量而降低变压器的无功损耗,提高整个电网运行质量,实现双重节能作用。降低配套动力是抽油机是否节能的客观标志!(1)、对常年不停连续工作的抽油机,降低配套动力是节能的关键48(2)、达到井下液面动态平衡是抽油机的最佳抽汲参数,大冲程理论有局限性。液面动态平衡,就是让井筒里保持渗入的油液与抽走的油液大致平衡。

液面过高,说明产能不足;液面过低,会形成空抽。大冲程对低渗油田只会造成空抽!!(2)、达到井下液面动态平衡是抽油机的最佳抽汲参数,大冲程理49(3)、按液体渗出理论分析,勤抽才能快渗。对低渗贫油井采用小冲程、小泵径、合理冲次,对富油井采用较大泵径、中冲程、合理冲次是节能并增产的可行之路。

勤抽会在井筒的泵底区域形成低压区,便于地质层中的油液渗入井筒内。(3)、按液体渗出理论分析,勤抽才能快渗。对低渗贫油井采用小50(4).游梁机的光杆变速运动参数符合液体抽汲理论,无游梁机的匀速运动并不可取。

(4).游梁机的光杆变速运动参数符合液体抽汲理论,无游梁机的51首先分析一下活塞泵的工作原理

下冲程时,泵底阀关闭,凡尔球打开,泵筒里的油液经活塞孔流向活塞顶面。

上冲程时,凡尔球关闭,泵底阀打开,井筒里的油液流向泵筒,活塞顶面的油液,随着不断提升而流出管口。首先分析一下活塞泵的工作原理下冲程时,泵底阀关52为什么说变速运动符合液体用活塞泵抽汲的理论?据流体通过小孔的理论分析,在下冲程活塞充泵初始阶段,活塞充油处于紊流状态,这时液体阻力较大,下行速度小,阻力损失就小。当活塞充油进入层流状态后,几乎就没有阻力了,这时下行速度可以快了,因为流量与速度成正比,速度快了就充油多。提升时速度快了泄露就少,在上拐点处,多停留就可以保持液头压力多出油。光杆变速运动正好能满足这一工况要求。为什么说变速运动符合液体用活塞泵抽汲的理论?53变速运动符合抽油机换向运动的特性!

游梁机的变速运动符合抽油机一上一下的换向运动特性。在上、下冲程的两个换向拐点,光杆的运行速度会趋于零,这正好减少了换向时的动量冲击,能保证平稳换向。无游梁机的匀速运动使泵的充满度不高,而且频繁的机械换向会造成换向能耗。

变速运动符合抽油机换向运动的特性!54(5).吊重平衡方式比曲柄平衡方式更能回收利用光杆下落的重力功。

吊重平衡的配重是垂直运动,直线上、下运动是100%的积蓄位能和释放位能,节约动力。(5).吊重平衡方式比曲柄平衡方式更能回收利用光杆下落的重力55综上所述,采油工程节能降耗的根本技术出路在于:

第一、提高抽油机本身的机械效率是实现节能的唯一正确技术路线。第二、实现“动态跟踪平衡”是提高抽油机机械效率的唯一正确解决方案。第三、在选型与使用方面,动力与抽油机的匹配、抽油机工艺参数与井的匹配,都是不得忽视的关键。综上所述,采油工程节能降耗的根本技术出路在于:56三、新一代高效节能抽油机研发

以“动态跟踪平衡”和“百分之百回收利用重力功”两个创新理论为基础,以“高节能,高安全,长寿命”为目标,研发成功了《吊重平衡游梁式抽油机》。三、新一代高效节能抽油机研发

以57新一代抽油机的设计思路:

技术思路是:继承游梁机曲柄连杆驱动机构的优点,克服游梁机曲柄平衡的缺点。

主体结构是:以游梁式与吊重平衡方式相结合的构思,实现了动态跟踪平衡效果,实现了节能的重大突破。新一代抽油机的设计思路:技术思路是:继承游梁机曲柄58设计结构设计结构之一(后驱动)采用了曲肘增力驱动机构,借助地面反作用力作功,适用于1.5米以内冲程。设计结构之二(前驱动)驱动机构前置并简化,具备节能与大冲程兼备的技术特征。设计结构设计结构之一(后驱动)设计结构之二(前驱动)59样机结构设计最突出的特点有两条:1、吊重滑轮组平衡机构2、前置游梁和直接平衡负载机构样机结构设计最突出的特点有两条:60五大独特技术优势,实现了新一代抽油机节能的重大突破?

一、采用吊重平衡方式,百分之百的回收利用了光杆下冲程时的重力功,节约了动力。二、采用前置式游梁和直接平衡负载的方式,实现了全程跟踪平衡的效果,大幅度降低了配套动力。

三、停机时,机构会自动处于平衡位置,启动惯量小,电动机启动功率小,配置容量小,大幅度减少了无功损耗。四、可不停机调整平衡,调整精度高,大幅度减少了残余不平衡量造成的无功损耗。五、采用了曲肘増力驱动机抅,借助地面反作用力来抽油,节约了动力(后驱动式)。五大独特技术优势,实现了新一代抽油机节能的重61吊重平衡为什么会百分之百的回收利用了光杆下冲程时的重力功?

下冲程时,油杆、油液自重下落所作的重力功,全部转化为提升吊坨上升积蓄位能,上冲程时,吊坨释放全部位能,为抽油来做功,从而减少动力做功。

重力功=吊坨重量×垂直位移吊重平衡为什么会百分之百的回收利用了光杆下冲程时62吊重平衡还有哪些技术优势?一、负载与配重都与减速机分离,与减速机关联的力,只有补偿力,驱动机件受力小,大幅度提高了使用寿命,节约了维护经费。二、配重可根据实际负载加减,使抽油机可以在额定悬点载荷范围内的任何实际负载工况下,都很方便的适用,并节约配重钢材。

吊重平衡还有哪些技术优势?63在游梁前端直接平衡负载的力学优势在哪里?

1、在游梁前端直接平衡负载,使负载力矩与平衡力矩为同一个矩心。2、简化了理论平衡方程式;

3、可直接推导出兼顾上下冲程的理论平衡点及其关系式,并根据泵挂深度很方便的计算配重质量;4、能实现动态跟踪平衡效能。5、游梁抗弯强度好。分述如下:在游梁前端直接平衡负载的力学优势在哪里?64以游梁为研究对象,先分析这个结构的静态平衡原理游梁水平位置的静态理论平衡方程式为:

P吊×H1=-P负×H2

以游梁为研究对象,先分析这个结构的静态平衡原理游梁水65推导出兼顾上、下冲程的理论平衡点方程式:

由于上冲程P负上大于下冲程P负下,故:理论平衡点平衡力矩应等于上冲程最大负载力矩与下冲程最小负载力矩之和的一半。表达式:P吊×H1=(P负上+P负下)×H2/2

推导出兼顾上、下冲程的理论平衡点方程式:由于66得出理论平衡力矩与上冲程负载力矩和下冲程负载力矩的关系式P负上×H2>P吊×H1>P负下×H2即:①、吊重力矩小于上冲程最大力矩,大于下冲程最小力矩。②、上、下冲程时均存在残余不平衡力矩。③由于理论平衡点取在其一半处,故上、下冲程的残余不平衡力矩值相等。④、为继续平衡残余不平衡力矩,就需要给予补偿力矩,最小驱动力就是这个补偿力矩所需要的力。请看图解如下:(为便于分析,图中均取负载力矩的最大和最小峰值、吊重力矩的最大峰值、补偿力矩的最大值)得出理论平衡力矩与上冲程负载力矩和下冲程负载力67理论平衡力矩示意图

上、下冲程补偿力矩=(上冲程最大力矩-下冲程最小力矩)/2上冲程补偿力矩=下冲程补偿力矩;

上冲程时,吊重平衡力矩与补偿力矩叠加,平衡上冲程负载力矩;下冲程时,吊重平衡力矩与补偿力矩叠减,平衡下冲程负载力矩090180270360+-上冲程最大负载力矩下冲程最小负载力矩吊重平衡力矩上冲程补偿力矩下冲程补偿力矩理论平衡力矩示意图上、下冲程补偿力矩=(上冲程最大力矩68补偿力矩方程式简化受力图

补偿力矩方程式为:(P负上-P负下)×AC/2=P补×DC

根据补偿力矩方程式,就可计算出平衡补偿力。物体在平衡状态下,只需打破平衡就会运动,故,驱动力就是稍大于补偿力的力。

负载支座约束力吊重提升力ABC连杆推拉力D补偿力矩方程式简化受力图负载支座约束力吊重提升力ABC连杆推69

为什么要提出动态跟踪平衡理论?因为抽油机工作在动态中,上、下冲程的负载是变化的,所以,要求的平衡负载必须随其变化而变化,这就是我提出的“动态跟踪平衡”理论。为什么要提出动态跟踪平衡理论?因为70上、下冲程负载是怎样变化的?①、上冲程负载大于下冲程负载;②、上冲程起始负载最大。这一负载特性,就要求平衡负载随其变化而变化上、下冲程负载是怎样变化的?71动态跟踪平衡负载是怎样实现的?跟踪机构如图所示:游梁在下死点时,平衡力在x轴上的投影力臂最长,平衡力矩最大,非常利于抽油。游梁在上死点时平衡力在x轴上的投影力臂最短,平衡力矩最小,非常利于油杆回落。这一机构最大的特点是:配重的质量没有变化,其产生的平衡力矩却随上、下冲程的动态规律而变化。

动态跟踪平衡机构是一重大发明动态跟踪平衡负载是怎样实现的?跟踪机构如图所示:游72以三型机为例

解析动态变化规律水平位置吊重平衡力矩(忽略P吊力线的变化)已知OA=2480p吊=36kN吊重力在X轴上的平衡力矩就为:2480×36=89280kN.mm上死点吊重平衡力矩(忽略P吊力线的变化)已知B是A在X轴上的投影点α=14度OB=2480×cosα=2406吊重力在X轴上的平衡力矩就为:2406×36=86616kN.mmP吊P吊P负oAXXAAP吊P负OBα以三型机为例

解析动态变化规律水平位置吊重平衡力矩上死点吊重73配重采用滑轮组机构的力学优势?滑轮组机构设计,以较少的吊坨可产生成倍的吊重平衡力矩,从而减少配重,节约材料,同时减轻吊重钢丝橡胶带的负荷,延长其使用寿命。图中13—动滑轮14—静滑轮15—钢丝橡胶带16—吊坨配重采用滑轮组机构的力学优势?滑轮组机构设计,以74新一代抽油机的可靠性论证一、可靠性设计思路:不能让节约的电费钱变成维修费!二、主要部件可靠性设计措施:承载结构件安全系数均大于3;轴承安全系数均大于5;钢丝带安全系数均大于20;

三、六大结构特点加一个电气控制手段,成就了新一代抽油机的高可靠性、长寿命、免维护性能。分述如下:新一代抽油机的可靠性论证一、可靠性设计思路75可靠性结构特点之一本设计结构,使负载和配重与减速机分离,由支架和托架承载了全部抽油负载和配重负载,驱动机件受力小,大幅度提高了运行安全性和使役寿命。

(支座和托架是桁架结构,其力学性能最稳定)可靠性结构特点之一本设计结构,使负载和配重与76可靠性结构特点之二直接平衡负载,使前置式游梁具有着独特的抗弯强度优势!游梁如同一杆称,驴头负载与提升动滑轮之间的距离很短,即负载力臂短,梁体承受的弯矩比杠杆式游梁小的多。

分析如下:可靠性结构特点之二直接平衡负载,使前置式游77前置式游梁受力图及弯矩图以三型机为例:已知AB=720BC=2480负载=30kNB点的最大弯矩=30×720=21600kN.mm负载支座约束力吊重提升力ABC前置式游梁受力图及弯矩图负载支座约束力吊重提升力ABC78

常规杠杆式游梁受力图及弯矩图以三型机为例:已知AB=1790BC=1320负载=30kNB点的最大弯矩=30×1790=53700kN.mm负载驱动力支座反力ABC常规杠杆式游梁受力图及弯矩图负载驱动力支座反力79弯矩数值比较53700÷21600=2.485

同样30kN的驴头负载,常规机游梁弯矩,是前置式游梁的2.485倍。

(机械的“重大粗苯”或“轻巧秀气”,就是这么分经的)故,前置式游梁结构的抗弯矩力学性能十分优异。弯矩数值比较80可靠性结构特点之三本设计结构,平衡配重与负载不是直接软连接,即使发生钢丝带断裂失载,由于减速器的反向拟制功能和连杆的保护作用,不会发生毁井、毁泵的事故。可靠性结构特点之三本设计结构,平衡配重与负载81可靠性结构特点之四配重软连接钢丝带是用多根、多股钢丝绳间隔密排,外包耐候性优良的橡胶而成,设计采用了较大的安全系数,设计的钢丝绳直径与滑轮直径之比高达1:80以上,其弯曲疲劳寿命得到大幅度提高。

以三型机为例,满载配重1.8吨,单根(Φ6)钢丝绳破断力为3.4吨,两根带共12根钢丝绳,合计破断力40.8吨,安全系数是22.66。可靠性结构特点之四配重软连接钢丝带是用多根、多股82可靠性结构特点之五本机配套动力小,堵转转矩必然小,曲柄轮旋转惯性力更小,一旦发生卡泵过载,形不成翻机或折梁的力学条件。而常规抽油机一旦发生卡泵过载,配套的大容量电机的大堵转转矩和曲柄配重的旋转惯性力矩很大,此力必然无法避免的导致翻机或折梁事故可靠性结构特点之五本机配套动力小,堵转转矩83可靠性结构特点之六减速机、曲柄销受力小,无反向冲击负载,常规机减速机打齿、曲柄销折断的故障本设计都不会发生。如图所示,常规机的曲柄连杆和曲柄销要承受全部抽油负荷,本机的曲柄连杆和曲柄销承受的只是很小的补偿动力。受力分析如下:可靠性结构特点之六减速机、曲柄销受力小,无反84

常规机的连杆受力分析简化受力图如下

以三型机为例:已知AB=1790BC=1320负载=30kN连杆负荷=1790×30÷1320=40.68kN中央支座的反力=30+40.68=70.68kN

(图中是假设连杆与游梁垂直,实际连杆与游梁是有夹角α的,连杆实际负荷应再除以cosα)负载连杆负荷支座反力ABC常规机的连杆受力分析简化受力图如下负载连85本设计的连杆受力分析简化受力图以三型机为例:已知AB=720BC=2480CD=2000CA=3200最大负载=30kN最小负载=25kN列平衡方程式计算吊重力:P吊×2480=(30+25)÷2×3200P吊=35.48KN列补偿力矩平衡方程式,求补偿力(连杆推拉力)(30-25)/2×3200=P补×2000P补=4(KN)

(图中是假设连杆与游梁垂直,实际连杆与游梁是有夹角α的,连杆实际负荷应再除以cosα)负载支座约束力吊重提升力ABC连杆推拉力D本设计的连杆受力分析简化受力图负载支座约束力吊重提升力ABC86连杆、曲柄销受力比较忽略连杆与游梁夹角(这个夹角是随曲柄转角而变动的)常规机连杆负荷为:1790×30÷1320=40.68kN

本设计连杆负荷仅为:(30-25)/2×3200=P补×2000P补=4(KN)

同样30kN的驴头负载,本设计的连杆负荷是常规机的1/10。

连杆的负荷就是曲柄销承受的剪切力,所以本设计结构的曲柄销承受的剪切力很小,故:曲柄销折断的故障本设计都不会发生。连杆、曲柄销受力比较忽略连杆与游梁夹角(这个夹角是随曲柄转角87可靠性电气控制手段有运行平衡精度监测装置和电气保护装置,整机运行很安全本控制功能可以读电流表随时观察平衡效果,并有缺相、欠压、过载保护功能。可靠性电气控制手段有运行平衡精度监测装置和电88新一代抽油机的综合技术特点

1、支架和托架承载了全部抽油负载和配重负载,运行安全性优异。2、吊重力矩直接跟踪平衡负载力矩,大幅度降低了驱动力。3、滑轮组机构设计,以较少的吊坨可产生成倍的吊重平衡力矩。4、运动中可方便增减吊坨,精确调整平衡精度,使上、下冲程功率峰值接近。5、曲肘增力机构借助地面反作用力抽油,可进一步节约动力。(后驱动式)新一代抽油机的综合技术特点1、支架和托架承89

6、前置式游梁摆角小,机构运转平稳,吊绳对中性好,从而提高抽油泵的寿命。7、驱动部件受力小,减速机轴功率小,无负扭矩,大幅度提高了使用寿命。8、配套动力小,大幅度降低了油田电网供配电容量,改善电网质量,节约基础性投资。6、前置式游梁摆角小,机构运转平稳,吊绳对中90新一代抽油机的技术成熟度

1、技术标准根据国家石油天然气行业SY/T5044---2003《游梁式抽油机》标准,等效采用并草拟有《吊重平衡游梁式抽油机》企业标准,其中的额定悬点载荷和最大冲程参数可以根据各采油厂泵挂深度和单井日产量而具体协议。

新一代抽油机的技术成熟度1、技术标准912、系列化设计基本完成(部分规格参数)2、系列化设计基本完成(部分规格参数)92新一代抽油机的实用性效果

1、配套动力容量比常规抽油机下降50%~60%。2、常规机易发生的翻机、折梁、减速机打齿、曲柄断销、烧电机等故障本发明都不会发生。运行安全可靠性、免维护性能优异。完全满足了抽油机“节能”和“耐用”的两大目标!新一代抽油机的实用性效果1、配套动力容量比常规抽93新一代抽油机的产业化重大意义新一代抽油机将以优势的节能效果和无与论比的免维护性,成为采油工程的更新换代产品,使采油工程进入高效节能、安全耐用的新时代。新一代抽油机的产业化重大意义新一代抽油机将以优势94结束语

采油工程中无功损耗怵目惊心,从事用电管理的各位,有必要弄清楚这些无用之功都损耗到哪里去了?又是以什么形式损耗的?归纳起来,这种损耗无非两类,一类是电气损耗,一类是机械损耗,电气损耗多为低功率因数损耗,机械损耗多为残余不平衡量损耗。节能降耗的出路,必须结合机、电、井三个要素来思考,提高抽油机的机械效率是要务,搞好机与电的匹配,机与井的匹配是关键。新一代抽油机从设计理论到应用实践,为采油工程节能降耗,已经做好了蓄势待发的全方位准备。结束语采油工程中无功损耗怵目惊心,从事用电管95

在座各位将会是新一代高效节能抽油机的先知先觉者、宣传者、推行者、管理者,让我们合力为创建节约型采油模式而建功立业!

在座各位将会是新一代高效节能96谢谢!

有兴趣研究这个课题者,可以浏览我的博客中《论抽油机技术发展的趋势》一文,供参考。

网页:/

或搜:尚阳博客

带U盘可直接在此拷贝下列文件:

1、《论抽油机技术发展的趋势》2、《吊重平衡游梁式抽油机标准》草案3、《吊重平衡游梁式抽油机使用说明书》谢谢!97关于我的信息发明人:杨帆职称:高级工程师地址:陕西省岐山县城凤鸣花园10号楼邮编:722400联系电话子邮件:sykjyangfan@126.com

关于我的信息发明人:杨帆98抽油机节能技术研发99大家好

我是杨帆,陕西省岐山县人,宝鸡电机厂退休。很抱歉,讲不了普通话,请谅解!

不过,听听岐山话,可以体味一下古老历史的语言风味,因为岐山是中华民族周王朝的肇基地,凤鸣岐山的传说、封神演义的故事,就发生在这块神奇的土地上,在这凤鸾和鸣的地方诞生的周文化,是中华民族的奠基文化,一部充满智慧的《易经》,就是周文王姬昌在这里演绎的,后来中国的儒家、道家、墨家等一切文化,都是渊源于《易经》这本著作。

岐山话,肯定也是远古周人语言的传承。大家好

我是杨帆,陕西省岐山县人,宝鸡电机厂退休100抽油机节能技术研发

--石化管理干部学院油田企业供用电技术管理培训班讲稿

杨帆(高级工程师)2013年10月22日抽油机节能技术研发

--石化管理干部学院油田企业供用电技术101前言

各位都是来自油田用电管理岗位,抽油机是你们日常用电管理的重点对象。抽油机的技术现状怎样?采油工程节能降耗的出路究竟在哪里?这是各位工作中最大的关注点。人类面对资源环境压力,抽油机已不是当初的能抽油就行的使用理念,节能、耐用,应当是抽油机技术发展的必然趋势。

创建节约型采油模式的重大责任,将历史性落在你们肩上。前言102

我曾经是一个对采油工作一无所知的人,2002年一个偶然的机会,得知采油所用的抽油机耗电高、效率低,节能降耗是一项重大课题。于是,便产生了琢磨抽油机的念头,这一琢磨就是十年。十年时间都琢磨了些什么呢?这就是我今天要同各位交流的内容:

一、抽油机现状的产业观察与分析。二、采油工程节能降耗的技术思路。三、新一代高效节能抽油机研发。

三部分内容,实际上是抽油机节能技术研发的一个逻辑过程,观察是为了搞懂改进的对象,继而才能形成正确的技术进步思路和结果。十年时间琢磨的结果是什么呢?

就是让已经使用了上百年的《曲柄平衡游梁式抽油机》变个样。究竟变成什么样?让我们先睹为快吧!我曾经是一个对采油工作一无所知的人,2002年一个103

第一台样机是2003年7月28日安装在子长采油厂7407井(后驱动式)的。

这是一台三型机配套2,2kw、4p电机泵挂深度600米日耗电11度日出油2.6吨与原装机对比,节电率68%子长采油厂时任厂长冯对生付厂长吕延生、大队长李志江称赞是:抽油机的革命性创新。第一台样机是2003年7月28日安104这是改进后安装在子长采油厂130丛井的4台四型抽油机试验样机。这是改进后安装在子长采油厂130丛井的4台四型抽油105这是第三次改进后安装在延长油田七里村采油厂的七台三型抽油机试验样机。这是第三次改进后安装在延长油田七里村采油厂的七台三型抽油机试106这是第三次改进后安装在大港采油一厂的4型抽油机试验样机(后驱动式)

检测结果:节电率33%增产30%有功功率提高24%这是第三次改进后安装在大港采油一厂的4型107工作原理

请看这段视频就一目了然

减速机带动曲柄轮旋转,通过推拉杆往复运动,推拉曲肘升直或弯曲,使游梁上摆或下摆。游梁上摆运动时,吊坨落体重力施加一提升力矩也使游梁上摆而抽油。游梁下摆运动时,泵杆下落,活塞进油,同时吊坨被提升积蓄位能。以上动作周而复始而实现抽油作业。工作原理

请看这段视频就一目了然减速机带动曲108

2011年6月8日,国家知识产权局授予《吊重平衡游梁式抽油机》发明专利。

抽油机的实用新型专利很多,但发明专利,仅此一项。

2011年6月8日,国家知识产权局授予109在上述试验的基础上,现已基本完成了第四代全系列的定型设计。

只所以能有这么个结果的产生,完全来自对产业现状的细致观察与深入分析;完全来自对抽油机工作原理的深度理解与科学改进。

下面分三部分来叙述:

在上述试验的基础上,现已基本完成了第四代全系列110一、抽油机产业现状的观察与分析

一、抽油机产业现状的观察与分析

111

抽油机从表象看似一个很简单的粗笨机械,其实不然,从多学科理论视点分析,它涉及机械原理、力学、运动学、动力学、流体学的诸多经典理论;它不光是实现自身的机械运动,而且关联着地下油液的渗透特性和活塞泵的充满度特性;它风吹、日晒、雨淋,是使用条件最苛刻的一种机械。

我长期蹲在子长山沟里的抽油机旁,从多视点细心观察、记录、理解、分析,对在用抽油机形成了五个方面的观察发现:

抽油机从表象看似一个很简单的粗笨机械,其实112

第一个观察发现:《曲柄平衡游梁式抽油机》不能实现“动态跟踪平衡”,无功损耗巨大。全世界使用的抽油机,都是美国石油学会的标准设计结构,这个使用了近百年的抽油机(简称常规机),由于不能实现“动态跟踪平衡”,能耗巨大。

第一个观察发现:《曲柄平衡游梁式抽油机》不能实现113为什么说能耗巨大?算一笔账就会一目了然!千米吨液应耗多少度电?一吨油从一千米的地下抽到地面,应该需多少功?1000Kgf×1000m=1000000Kgf.m=9.80665MJ(兆焦耳)(1Kgf.m=9.80665J)折合电能是多少?9.80665MJ÷3.6MJ=2.724KW.h,(1KW.h=3.6MJ)即:千米吨液应耗有功电能2.724度。我国千米吨液实际消耗多少度电?据资料介绍,高产井千米吨液耗电在10~20度之间,而低产井千米吨液电耗高达50~60度。就是以最低10度用电来计算,无功损耗占到72%,怵目惊心!为什么说能耗巨大?算一笔账就会一目了然!千米吨液应耗114算这笔账能说明什么问题?第一、说明电能几乎常年消耗在抽油机的自身运转上。

第二、说明采油工程节能降耗的潜力巨大。第三、说明实现“节能降耗目标”,必须从提高抽油机效率入手。算这笔账能说明什么问题?第一、说明电能几乎常年消115

是什么原因,造成了采油工程这么巨大的能耗?

发现了三个因素:

1、抽油机方面:由于不能实现“动态跟踪平衡”,动力的绝大部分功是消耗在克服残余不平衡量上,机械效率极低。2、油井方面:我国油田大多为低渗贫油田,其工况表现为空抽现象严重,泵效低。3、作业方面:①平衡调整作业难度大,调整精度低,机构残余不平衡量大,导致无功损耗大。②抽汲参数调整不合理,没有满足井下液面动态平衡,致使空抽现象普遍,造成大量无功损耗。是什么原因,造成了采油工程这么巨大的能耗?116常规机为什么不能实现“动态跟踪平衡”?以减速机为研究对象,由于负载力矩为一交变的非正弦变化曲线,而曲柄配重的力矩却是正弦曲线,因此,无法拟合全冲程过程中相对稳定的平衡点,运转中出现减速机较高的峰值和较深的谷值(负值)扭矩。

动态跟踪平衡效果不好是高耗能的核心!常规机为什么不能实现“动态跟踪平衡”?117同时研究发现:

常规机还存在着三个问题点:

问题一、存在一个不能解开的矛盾,就是上冲程时平衡块越重越好,下冲程时平衡块越轻越好,这是个无法调和的矛盾。即使前人想出了用异相曲柄平衡的方式,也不能克服。

同时研究发现:

常规机还存在着三个问题点:118

问题二、曲柄配重形成几何偏心,停机时自然下垂,使机构处于最不平衡的位置,启动惯量极大,为启动势必要配大容量电机,运转时又是大马拉小车,造成很大的低功率因数空载电能损耗。

问题二、曲柄配重形成几何偏心,停机时自然下垂,使机119问题三、平衡块是旋转运动,位移轨迹为圆弧,没有100%的回收利用光杆下落的重力功来积蓄位能和释放位能。问题三、平衡块是旋转运动,位移轨迹为圆弧,没有100%120这就找到了常规机高能耗的根子是:

曲柄平衡方式只有改变这种平衡方式,才是节能的正确出路!这就找到了常规机高能耗的根子是:曲柄平衡方式121第二个观察发现:常规机有它绝对科学、合理的重大因素

常规机的驱动机构为“曲柄连杆机构”,这种机构使曲柄的回转运动可以转化为连杆的往复运动。第二个观察发现:常规机有它绝对科学、合理的重大122曲柄连杆机构还有一个优势?

这就是:抽油光杆的上下运动速度曲线为正弦变速运动曲线。曲柄连杆机构还有一个优势?这就是:抽油光杆的上下运动123光杆正弦变速运动曲线对抽油作业有什么作用呢?其一:这种速度曲线符合液体用活塞泵抽汲理论,即基本能满足活塞充泵、提升、出油的流体学原理,泵效较高。(后面具体讲)其二:在上、下冲程的两个换向拐点,光杆的运行速度、加速度会趋于零,这正好减缓了换向时的动量冲击,能保证平稳换向。光杆正弦变速运动曲线对抽油作业有什么作用呢?124第三个观察发现:业界的节能技术路线存在着缺陷。下表是我与业界技术路线的差异:我的技术思路行业技术思路提高抽油机本身机械效率热衷配套变频器和各种拖动电动机采用新的结构来实现动态跟踪平衡效果在曲柄平衡框架范围内搞附加平衡装置在继承游梁机优势的基础上创新抛弃游梁机优势,搞各种无游梁机第三个观察发现:业界的节能技术路线存在着缺陷。125配套变频装置的技术缺陷变频装置不能解决抽油机本身的机械效率低下问题,它是以调低电源频率而降低电动机转速的办法来减少抽油机冲次,实质是做功少了。调低电源频率,电动机不在额定设计频率下运行,会增加电动机气隙磁通密度,降低功率因数,增加无功损耗。

为减少冲次,采用低速多极电动机、或改变电动机皮带轮速比、或采用大速比的减速器,都比采用变频装置好!配套变频装置的技术缺陷变频装置不能解决抽126配套各种高效电动机的技术缺陷抽油机上下冲程运动的负载,对减速机而言是一种变化很大的负载力矩,在360度转角内,电动机除有两点峰值较接近额定功率外,在大多转角内,实际是运行在远离额定功率的工况,负载不匹配,配用任何效率较高的电动机,都不可能有多大效用。配套各种高效电动机的技术缺陷抽油机上下冲程运动的负载127为什么说配套高效电动机作用不大?从异步电动机的工作特性曲线可知:效率和功率因数只有在接近额定负载时,才能为最大値,特别是功率因数,当负载不匹配时很低。面对通常负载率不足50%的抽油机,即使配套效率再高几个百分点的电机,起不到多大作用。为什么说配套高效电动机作用不大?从异128各种无游梁机的技术缺陷

抛弃游梁机,搞各种无游梁机,失去了游梁机曲柄连杆驱动机构的优势,各种无游梁机的匀速运动和频繁换向还造成了新的换向能耗。为什么这样说?物体由静止到运动,需要克服惯性力做功,这就叫启动,电动机的启动电流大约是额定电流的7倍。物体由运动再到静止,这叫做制动,制动更是一种巨大的能耗。

让抽油机的拖动动力频繁的工作在这种工况,是一种理论性的错误!各种无游梁机的技术缺陷抛弃游梁机,搞各种无游129大冲程理论的技术缺陷

面对低渗油田,推行大冲程理论,忽视了井筒中的动液面保持平衡的问题,忽视了泵效问题,大冲程理论有局限性。大冲程理论的技术缺陷面对低渗油田,推行大冲程理论,130为什么说大冲程理论有局限性?计算一下活塞泵的满载容量,做个泵效分析就一目了然已知:泵径=4.4厘米油杆直径=1.9厘米油液比重0.8g/立方厘米计算:100厘米的油柱重量,即一米冲程的满载容量。

即:一米油柱的重量近似为1公斤若冲程1米,以每分钟抽6次计算,24小时满载产量就为:6×60×24×1=8640kg假设有50%泵效,日产量也在4吨以上。我国大多低渗透油井的日产量在2吨左右。所以质疑:低产井何必要用大冲程呢?为什么说大冲程理论有局限性?计算一下活塞泵的满131

顺便指出,业界认为大冲程机的冲次低,对保护油杆磨损有利,我认为磨损与节能降耗相比不是主要矛盾,况且油杆与导向套始终是浸润在油液中,润滑良好,磨损甚微。本发明同样可以根据需要,轻而易举的设计大冲程参数。顺便指出,业界认为大冲程机的冲次低,对保132

第四个观察发现:我国行业标准中的冲程参数比美国API标准都大,额定悬点载荷分等又比API标准少。

下表是最大冲程参数比较行业SY/T5044标准美国API标准机型最大冲程相近机型最大冲程8-2.5-182.5C-228-200-741.8810-3-373.0C-228-246-862.1816-4.8-1054.8C-912-365-1443.65注:1Ibf=4.44822N1in=0.0254m第四个观察发现:我国行业标准中的冲程参数比美国AP133冲程大会带来什么问题?1、整机设计高大,动力配置选大,浪费资源。2、空抽多,泵效低,浪费动力。

用通俗话讲,小孩能干的活,让大人去干,就是劳力的浪费。冲程大会带来什么问题?1、整机设计高大,动力配置选大,浪费资134冲程参数怎样设计才是合理的?冲程参数应根据油井产量设计最合理。

(如一口深井低产井,悬点负荷为11吨,日产量3吨,根据负载可以选12型机,但冲程有1米就足够了)冲程参数怎样设计才是合理的?冲程参数应根据油井产135抽油机怎样选型才是合理的?

应遵循如下规则:

①以油井负载大小选择悬点负荷相适宜的机型;②以油井产量和油液粘稠度选择相适宜的冲程和冲次;③一般在满足油井负载的前提下,稠油井和高产井应选较大冲程,合理冲次,稀油低产井应选较小冲程,合理冲次。抽油机怎样选型才是合理的?

应遵循如下规则:136我国行业标准中,额定悬点载荷分等跨度太大,选型时只能上靠,这也是一个造成资源浪费的普遍因素。

下表是额定悬点载荷参数比较行业SY/T5044标准分等(单位:10kN)美国API标准分等(英镑折算为kN)2,3,4,5,6,8,10,12,14,16,1823.6,24.9,29.8,33.8,39.8,42.3,48.5,52.9,59.2,63.6,77.0,88.4,95.0,109,114,136,162

例如,泵挂深度为700米的井,用25kN悬点载荷就可以,因没有这个型号,一般都只有选用30kN的机型了。我国行业标准中,额定悬点载荷分等跨度太大,选137第五个观察发现:业界没有成熟的节能机型。

下面,对行业几个代表机型做个简要节能效果的技术分析第五个观察发现:业界没有成熟的节能机型。138双驴头抽油机致命缺陷是:动力绳为软链接,下冲程时减速机不能做功,违背了使上下冲程电动机作功相等的平衡原则,这样,驴头、光杆、油柱合成的重力矩就必须大于配重力矩,从而致使上下冲程的理论平衡点偏移,反而增大了上冲程的残余不平衡量,影响整体平衡效果,节电率受到限制。双驴头抽油机致命缺陷是:动力绳为软链接,下139调径变矩抽油机

平衡重是圆弧运动轨迹,不能100%回收光杆下落的重力功,平衡调整作业难度较大,平衡精度不会高,节能效果有限。

调径变矩抽油机平衡重是圆弧运动轨迹,不能10140大港油田直线电机抽油机直线电机本身电气效率很低,在原理上不是节能机型。大港油田直线电机抽油机直线电机本身电气效率141胜利油田引进的美国皮带抽油机

其转动辊筒的驱动,是采用套筒棍子链条传动,链条传动需要优良的润滑环境,在野外使用,很难满足,链条传动也不适合频繁换向的场合,故障率极高,没有跟踪平衡效能节能甚微。胜利油田引进的美国皮带抽油机其转动辊筒的驱142胜利油田长环形齿条抽油机采用传统的齿轮齿条传动原理,传动效率虽比链条机高,但没有跟踪平衡效能,谈不上是节能产品。胜利油田长环形齿条抽油机采用传统的齿轮齿条传143

中国石油30多年来的节能攻关,整个行业还没有定型的节能机型!

技术理论不科学,技术路线不严谨,技术方案系统性差,是整个行业几十年来不能实现节能突破的关键所在!

行业壁垒强大,局外人的节能技术不容易交流,这种技术的封闭性,导致了整个业界节能技术进步的软肋。中国石油30多年来的节能攻关,整个行业还没有定型144二、节能降耗的技术思路

总结出五条节电理论,并在该理论指导下提出采油工程节能降耗的技术出路。二、节能降耗的技术思路

总结出五条节电理论,并145

我在深入观察的基础上,

全面分析机、电、井,从系统工程的角度研究节能解决方案,总结出以下五条节电理论:(1).对常年不停连续工作的抽油机,降低配套动力是节能的关键。(2).达到井下液面动态平衡是抽油机的最佳抽汲参数,大冲程理论有局限性。(3).按液体渗出理论分析,勤抽才能快渗。对低渗贫油井采用小冲程、小泵径、合理冲次,对富油井采用大泵径、中冲程、合理冲次是节能并增产的可行之路。(4).游梁机的光杆变速运动参数符合液体抽汲理论,无游梁机的光杆匀速运动并不可取。(5).吊重平衡方式比曲柄平衡方式更能回收利用光杆下落的重力功。我在深入观察的基础上,全面分析机、电、井,从系146(1)、对常年不停连续工作的抽油机,降低配套动力是节能的关键。降低配套动力既减少自身无功损耗,也能减少变压器配置容量而降低变压器的无功损耗,提高整个电网运行质量,实现双重节能作用。降低配套动力是抽油机是否节能的客观标志!(1)、对常年不停连续工作的抽油机,降低配套动力是节能的关键147(2)、达到井下液面动态平衡是抽油机的最佳抽汲参数,大冲程理论有局限性。液面动态平衡,就是让井筒里保持渗入的油液与抽走的油液大致平衡。

液面过高,说明产能不足;液面过低,会形成空抽。大冲程对低渗油田只会造成空抽!!(2)、达到井下液面动态平衡是抽油机的最佳抽汲参数,大冲程理148(3)、按液体渗出理论分析,勤抽才能快渗。对低渗贫油井采用小冲程、小泵径、合理冲次,对富油井采用较大泵径、中冲程、合理冲次是节能并增产的可行之路。

勤抽会在井筒的泵底区域形成低压区,便于地质层中的油液渗入井筒内。(3)、按液体渗出理论分析,勤抽才能快渗。对低渗贫油井采用小149(4).游梁机的光杆变速运动参数符合液体抽汲理论,无游梁机的匀速运动并不可取。

(4).游梁机的光杆变速运动参数符合液体抽汲理论,无游梁机的150首先分析一下活塞泵的工作原理

下冲程时,泵底阀关闭,凡尔球打开,泵筒里的油液经活塞孔流向活塞顶面。

上冲程时,凡尔球关闭,泵底阀打开,井筒里的油液流向泵筒,活塞顶面的油液,随着不断提升而流出管口。首先分析一下活塞泵的工作原理下冲程时,泵底阀关151为什么说变速运动符合液体用活塞泵抽汲的理论?据流体通过小孔的理论分析,在下冲程活塞充泵初始阶段,活塞充油处于紊流状态,这时液体阻力较大,下行速度小,阻力损失就小。当活塞充油进入层流状态后,几乎就没有阻力了,这时下行速度可以快了,因为流量与速度成正比,速度快了就充油多。提升时速度快了泄露就少,在上拐点处,多停留就可以保持液头压力多出油。光杆变速运动正好能满足这一工况要求。为什么说变速运动符合液体用活塞泵抽汲的理论?152变速运动符合抽油机换向运动的特性!

游梁机的变速运动符合抽油机一上一下的换向运动特性。在上、下冲程的两个换向拐点,光杆的运行速度会趋于零,这正好减少了换向时的动量冲击,能保证平稳换向。无游梁机的匀速运动使泵的充满度不高,而且频繁的机械换向会造成换向能耗。

变速运动符合抽油机换向运动的特性!153(5).吊重平衡方式比曲柄平衡方式更能回收利用光杆下落的重力功。

吊重平衡的配重是垂直运动,直线上、下运动是100%的积蓄位能和释放位能,节约动力。(5).吊重平衡方式比曲柄平衡方式更能回收利用光杆下落的重力154综上所述,采油工程节能降耗的根本技术出路在于:

第一、提高抽油机本身的机械效率是实现节能的唯一正确技术路线。第二、实现“动态跟踪平衡”是提高抽油机机械效率的唯一正确解决方案。第三、在选型与使用方面,动力与抽油机的匹

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