变臂型抽油机增程节能改造实践

变臂型抽油机增程节能改造实践

现在，中国大部分油田已经进入中后期的开发阶段。随着原油含油量的增加，油藏的动态断面逐渐减少，采油成本也相应提高。因此,要求采油设备不仅能满足“深抽、大排量”提液的工艺要求,而且要具有高效节能、可靠性高等特点。这就需要选用长冲程、低冲次的抽油机。然而,油田大量在用的“10型3米”抽油机还远没有到其寿命服役期,如果将这些抽油机全面更换成长冲程抽油机,不仅投资巨大,油田用户难以承受,而且造成很大的浪费。为此,对现用的“10型3米”抽油机进行增程节能改造,具有重要的意义。“变臂型游梁式节能抽油机”是在常规抽油机的基础上开发出来的一种新型节能式抽油机,它具有低能耗,可靠性高等优点,特别适应长冲程抽油机的设计制造,现场在用的抽油机经过简单的改造之后即可成为变臂型游梁式节能抽油机。1游梁式节能抽油机的结构图1所示为由CYJ10-3-53HB型常规抽油机改造的CYJB10-4.2-53HBG变臂型游梁式节能抽油机的结构示意图。抽油机改造后,其性能参数、几何尺寸、工艺参数、运动参数及动力参数等都发生了不同程度的变化。1.1参数的变化改造前后的技术参数的变化情况见表1。1.2参数和动力参数的变化表2给出了泵径44mm,冲次数6.0min-1,悬点载荷100kN工作情况下,改造前后抽油工艺参数及动力参数的变化情况。1.3增加平衡块和支架(1)游梁前臂长度由原来的3m增加至3.2m;(2)每个平衡块由原来的1300kg增加到1600kg;(3)支架增高1.15m;(4)去掉尾轴承,在游梁的后端焊接一个椭圆形的变臂绳轮机构。2具体修改内容2.1电气系统及电机推动机不改变的部分包括:悬绳器,刹车装置,电气系统及电机拖动装置,压杆,地脚螺栓,连杆总成,减速器,支架轴承,支架总成,底座等部件。2.2改变部分(1)供冲次无皮带轮的制备方案2增加两个小皮带轮(直径分别为ϕ282mm,ϕ140mm),分别供冲次为4.0min-1及冲次为8.0min-1使用,同时去掉供冲次为12.0min-1使用的皮带轮。(2)变臂绳轮机构根据结构要求,对游梁后端进行部分切除,并在游梁的后端加焊一个椭圆形的变臂绳轮机构,椭圆的长轴是1150mm,短轴为1085mm,工作弧面约为椭圆周长的四分之一,椭圆上焊有绳架。(3)吊绳吊绳的长度加长1200mm。(4)绳固定器的概念去掉尾轴承及其支座,并在横梁体上焊接一个固定装置,其作用是固定传动吊绳,该固定装置能够同时固定四根吊绳,故称之为“四绳固定器”。(5)增加平衡扭矩由于冲程增加以后,所需的平衡扭矩必然增加,故将原来的1300kg的平衡块增加至1600kg,使其总的平衡扭矩由原来的90kN·m增加至130kN·m,从而满足冲程增加的需要。(6)游梁的东南角板+加焊边板+未加焊出弧板+未加焊出弧板的滑梁在驴头弧面的外缘焊接两块附加侧板,其宽度为220mm,并加焊一块弧面板,使其与原弧板之间的距离为200mm,从而保证游梁的前臂长度增加至3200mm;同时,加焊一个绳架,以保证改造后的驴头能够正常工作。2.3新组件(1)变臂绳轮机构变臂绳轮机构是本次增程节能改造的一个创新之处,变臂绳轮机构是由三段弧面组成;一段为椭圆弧形的工作弧面,另外两段为过渡连接的圆弧面,其位置位于椭圆弧面的两端,半径为400mm。采用变臂绳轮机构以后,曲柄、连杆、游梁、支架和底座组成一个变参数的曲柄摇杆机构。在曲柄运动的过程中,由于传动吊绳与椭圆弧面的啮合与松开,致使连杆、游梁后臂的长度是不断变化的,故称之为变臂绳轮机构。具体的变化过程是,当抽油机外载增加时,摇杆(游梁后臂)增长,反之亦反。其结果是使得该抽油机具有节能特性。(2)附加支架的高度为了满足抽油机冲程增长的要求,必须增高支架。由于冲程长度增了1200mm,故支架应上升1200mm,在本设计中附加支架的高度为1150mm。附加支架的连接尺寸和支架与底座的连接尺寸完全相同。(3)传动臂杆它是由多股不扭转钢丝绳及绳帽经灌铅后制成,其作用是与椭圆弧面一起构成绳轮机构,保持游梁与连杆的连接。3抽油机性能测试CYJB10-4.2-53HBG变臂型游梁式节能抽油机完成样机的试制工作,并进行厂内型式实验。在试验过程中,对悬点加速度、曲柄轴净扭矩、支架振摆、整机噪音及主要构件的受力等参数进行了测试。结果表明:各项性能指标均达到设计要求。改造后的抽油机在某油田采油厂的油井上投入使用,根据该油田技术监督处节能办公室的现场测试报告,在规定的泵挂深度范围内,产液量增加30%、节电12.5%。实践表明,