塔架式长冲程抽油机的研制

塔架式长冲程抽油机的研制

目前，长冲无浮梁抽油机的开发速度快，采用了多种现代技术和先进结构、新材料和新技术。该油机的适应性、经济性、可靠性、创造性和技术水平达到了历史上的最高水平，为高效、经济、安全和可靠开采石油资源做出了重大贡献。塔架式长冲程抽油机改写了100a来使用游梁式抽油机的历史,使抽油机的设计原理产生了质变,实现了本世纪跨越式的飞跃。该产品在胜利油田、辽河油田进行了37井次的矿场试验,连续运行时间超过3a,未出现任何技术与安全问题,满足了我国油田深井和稠油井原油开采以及大采油量的采油工艺要求。1结构和原则1.1主悬梁分散式双循环链条改造塔架式长冲程抽油机由电机架、转动系统、工作机构、辅助机构4部份组成。主要采用双循环链条由联体减速机驱动,主悬梁呈M形分布在双循环链条中间与换向机构并联,由换向机构将各链条串、并联实现换向功能,循环链条的循环运动经此换向机构变为主悬绳的上、下往复运动。结构如图1。1.2轮带动封闭链轮和循环轴循环运行电动机通过皮带带动齿轮减速器,减速后带动主动链轮作连续定向转动,主动链轮带动封闭链轮和循环轴循环运行,循环轴的上下分别连接2条钢丝绳,一条通过天轮与光杆上的悬绳器相连接;另一条通过地轮和小天轮与平衡箱相连接。循环轴上下循环运动的同时带动抽油杆上下往复运动,实现开采作业的主要功能。2技术特点2.1参数塔架式长冲程抽油机共有5种机型,主要技术参数如表1。2.2轴类悬点运动速度m塔架式长冲程抽油机的运动只在上、下死点附近存在加、减速度,其余行程是匀速运动,如图2,其运动规律公式为式中,Sw为悬点位移,m;R1为主动轮半径,m;φ为主轴销距离基准垂线的转角,rad;vw为悬点运动速度,m/s;w1为主动轮角速度,rad/s;aw为悬点加速度,m/s2。由图2可知,当悬点运动进入BC和EF段时,悬点运动规律是匀速运动,加速度为零,其速度为v¯w=w1R1v¯w=w1R1(2)式中,v¯v¯w为悬点匀速段运动速度,m/s。塔架式长冲程抽油机的冲数不仅和主动轮的转速有关,而且与冲程也有关,其表达式为N=n11+1π(SR1−2)Ν=n11+1π(SR1-2)(3)式中,n1为主动轮转速,r/min。2.3调整2根绳张力差抽油机工作状态的好坏主要看平衡度的高低,平衡度高是延长抽油机使用寿命的关键环节。平衡重调整适当使2根绳张力差为最小时,减速器所需输出扭矩最小。采用监测上、下冲程电流值的方法来调整配重,通过增、减配重砝码块,使上、下行电流值近乎相等,一般最大差值不超过5%即可。平衡重理论质量计算公式为Q=0.5PY+PG(4)式中,PY为液柱质量,kg;PG为杆柱质量,kg;Q为平衡质量,kg。2.4载保护所2.4.1地层及卡井保护功能该保护装置对16型、20型、22型抽油机设备有失载及卡井保护功能。当设备突然发生失载或卡井事故时,设备悬绳器返回上行,后配重箱成为自由落体加速下落,超过额定转数时该保护装置动作,使电机断电自动刹车。2.4.2电机控制电源的关闭主要原件有HB72N型单设定双数四位转速表、传感器、中间继电器、磁钢和电磁铁。在抽油机的减速机闸轮上镶有2个以上磁钢,作为转速表的脉冲信号,此脉冲信号将中间继电器线圈电源接通,该继电器得电动作;其常闭点断开,将电机控制电源断开失电停止;其常开点闭合将该装置的电磁铁电源接通而动作,电磁铁将闸勾提起,通过闸的配重将闸拉死,使设备停止运行。2.5配重箱及检井机装由于塔架式长冲程抽油机尺寸较高,为避免作业时井架与抽油机前轮碰撞,设计了前轮让位装置。当需要修井时,需将配重箱升至上死点位置,停机,刹紧刹车,然后将位于配重箱导绳上横梁的2个吊钩分别挂在配重箱的2个吊销上,牢固锁住配重箱。卸掉前天轮支座的固定螺栓,用齿条座上的顶丝顶起齿条2个齿,用大活动搬手卡住前天轮轴端的四方搬手位置,向后旋转直到天轮后移700mm,即可进行修井作业。修井作业完毕后,按相反程序移回到原来位置,找正前天轮并旋紧固定螺栓即可。修井完毕,将光杆与悬绳器联结固定。松开刹车,用扳手旋开吊钩上的双向调节螺母,使吊钩脱开摘下吊钩,即可运转。3可能的错误塔架式长冲程抽油机在运转过程中,由于某种原因可能会发生一些故障,常见故障原因和排除方法如表2。4深度3.4min22型塔架式抽油机在洼沙平1井和洼沙平2井进行了现场试验。洼沙平1井泵径ϕ120mm,泵挂深度1350m,冲次3min-1,最大载荷183.8kN,日产液222m3,累计产液0.607×104m3;洼沙平2井泵径ϕ120mm,泵挂深度1380m,冲次3min-1,最大载荷193.2kN,日产液209m3,累计产液0.418×104m3。目前,油井生产运行平稳。5电机泵冲程设计1)塔架式长冲程抽油机适用