柴油抽油机发展现状

科学管理

262 2016年第11期

机械采油法是如今油田生产中最主要的采油方式，游梁式抽油机作为历史最久、使用最广泛的抽油机依旧是今后油田生产的主要设备。[1]传统型的游梁式抽油机已无法满足现阶段油田生产的要求。若要其实现“长冲程，少冲次”的效果，需要在改变减速箱的扭矩比例的同时增加曲柄尺寸，这样一来，才可以保证在游梁摆角的限制范围内，最大程度的扩大驴头的运动范围，达到增加冲程的目的。但是增加曲柄尺寸会大大增加机身的尺寸和重量。开发研制出满足现状的新型抽油机成为了石油机械工业中重要课题。1　游梁式抽油机的缺陷（1）传动效率低游梁式抽油机的系统机采效率在国内通常只有12～23％，即使在先进地区也不到30％。在美国，该机型的机采效率较国内稍高，但也只有46％。由于传统的游梁式抽油机为四杆联动结构，因此，其传动环节多的特点导致了传动过程中损耗增加，这也是其效率底下的主要原因。（2）能源损耗较大游梁式抽油机的悬点载荷并不是恒定载荷，在驴头作往复运动的过程中，根据上下冲程中悬点受载的情况不同，其悬点载荷为周期性变载荷。由于在上下冲程中，悬点载荷具有较大差异，因而通过减速箱对曲柄输出的力并不完全与曲柄的平衡需求完全匹配。[4]常用的三相异步电动机输出的转速和扭矩为恒定值，因此为满足峰值扭矩的需求，需用较大功率的电动机，这就造成了运行过程中大多数情况下电动机处于轻载状态，运行效率很低。（3）惯性载荷过大游梁式抽油机的工作过程由一个四杆联动机构协同作用来实现，驴头在曲柄的驱动下做往复的直线运动，其运动规律类似简谐运动。驴头在最高点和最低点时的加速度很大，造成惯性载荷大，曲柄承受载荷过大，加大了齿轮间的冲击，使减速箱和抽油机的使用寿命大打折扣。在地质情况比较复杂的场合，很容易出现严重的故障。2　节能型抽油机的改进与创新（1）前置式气动平衡抽油机此类抽油机多为重型的长冲程抽油机，对于游梁式抽油机来说，上文提到，若要实现增加冲程的效果，需要增加曲柄的尺寸。[5]进而导致增加整个系统平衡的难度。前置式气动平衡抽油机的特点在于，游梁轴在游梁的端点上，在摆角相同的情况下，可以显著的增加驴头的运动范围，达到增加冲程的目的。与此同时，通过使用空气平衡活塞缸来代替曲柄平衡块及游梁平衡块实现平衡效果。（2）异相平衡曲柄抽油机异相平衡曲柄抽油机又称为曲柄偏置式抽油机，该机型的曲柄轴与曲柄平衡块的中心线不在一条直线上，两者间存在一个相位角。使曲柄到达最高及最低点时的扭矩降低。上冲程相对于下冲程较慢，光杆功率显著降低，井下效率提高。（3）双驴头抽油机双驴头抽油机是将常规机游梁与横梁的铰链连接，改为变径圆弧的后驴头）、钢丝绳与横梁之间的软连接，构成变参数的四杆机构联动来传递扭矩和运动，克服了原机构的死角，增加游梁摆角，冲程提高20%～70%。由于采用变径圆弧的游梁后臂，从而可以实现负载大时平衡力矩大，负载小时平衡力矩小的工作状态。达到增强平衡，减小能耗的目的。（4）渐开线抽油机渐开线抽油机是新一代节能抽油机，对比异相曲柄抽油机，从净扭矩曲线的变化规律可以看出，其节能效果有很显著的提高。渐开线抽油机的曲柄轴净扭矩曲线变化较平缓，消除了负扭矩的影响。因此，在相同参数条件下，相比于常规游梁式抽油机，该机型减速箱额定扭矩下降，装机功率同时下降，具有显著的节能效果，是未来抽油机的发展方向。3　结束语综上所述为目前油田生产中所常用的几种节能型抽油机，所谓节能型抽油机，主要是通过改变抽油机的外在结构，即对抽油机的四杆联动机构的运动方式进行优化设计。与此同时，通过改变抽油机平衡方式来改变抽油机曲柄轴净扭矩曲线的形状和大小，并以此来减小负扭矩，达到节能的目的。根据上述节能机理，在现有的基础上，通过科学的理论方法对抽油机进行升级和优化，是日后抽油机发展的主要趋势。参考文献[1]何娇娇.抽油机类型及发展需求[J].化工管理，2015.11，224-225.[2]冯成宝.油田抽油机的现状及节能方式综述[J].内蒙古石油化工，2008.9，31-33.[3]高忠强.游梁式抽油机存在的问题以及抽油机发展[J].中国化工贸易，2014.5，126-127.[4]苏德胜，刘先刚.游梁式抽油机节能机理综述[J].石油机械，2001.3，49-53.[5]梁宏宝，伊莲娜.游梁式抽油机节能技术改造综述[J].应用能源技术，2001.3，6-9.游梁式抽油机在油田应用中的发展历程郭娟1　马龙21.西安石油大学　陕西　西安　7100652.陕西延长石油（集团）管道运输公司　陕西　延安　716000摘要：游梁式抽油机结构简单，制造工艺要求较低，且具有灵活性好、可靠性高的特点。对其在油田开发中的应用发展过程进行了阐述。关键词：游梁式抽油机　效率　节能

绪论

第 1 页(共 36 页) CYJY12-4.8-73HB型抽油机设计

1 绪 论

1.1抽油机的应用

油田开采原油的方法分为两类：一类是利用地层本身的能量来举升原油，称为自喷采油法，常见于新开发且储量大的一些油田；另一类是到了油田开发的中后期，地层本身能量不足以使原油产生自喷，必须人为地利用机械设备将原油举升到地面，称为人工举升采油法或机械采油法[1]。

上述采油方法中不利用抽油杆传递能量的抽油设备统称为无杆抽油设备，利用抽油杆上下往复进行驱动的抽油设备统称为有杆抽油设备。利用抽油杆旋转运动驱动井下单螺旋泵装置，虽然也有抽油杆，但习惯上不列入有杆抽油设备[3]。

有杆泵采油技术是应用最早也最为广泛的一种人工举升机械采油方法。有杆抽油系统主要有三部分组成：一是地面驱动设备即抽油机，它由电动机、减速器和四连杆机构(包括曲柄、连杆和游梁)等组成：二是井下的抽油泵(包括吸入阀、泵筒、柱塞和排出阀等)，安装于油管的下端：三是抽油杆，它把地面驱动设备的运动和动力传给井下抽油泵。

抽油机是一种把原动机的连续圆周运动变成往复自线运动，通过抽油杆带动抽油泵进行抽油的机械设备。游梁式抽油机是机械采油设备中问世最早的抽油机机种，1919年美国就开始批量生产这种抽油机。

目前我国大多数油田己相继进入了开发的中后期，油井逐渐丧失自喷能力，基本上己从自喷转入机采。80年代初，我国拥有机采油井2万口，占总油井数的57.3%，机采原油产量占总产量的27 %， 2000年我国油气田共有抽油机采油井约8万口，占油田总井数的90%。在这些机采油井中，采用抽油机有杆式抽油的占90%，采用电潜泵、水力活塞泵、射流泵、气举等其它无杆式抽油的只占10%。近几年，随着稳油控水和节能的要求不断提高，各种型式的节能型抽油机和长冲程抽油机的数量不断增加。由此可见，抽油机在各油田的生产中有着举足轻重的地位，并且随着油田的进一步开发，各种新型节能抽油机将会得到广泛地推广和应用。

抽油机国内外研究现状与发展趋势

一．研究现状

国内：

我国抽油机主要制造厂有几十家，产品主要以游梁式抽油机为

主，约占抽油机总数的98%~99%，有30多种规格，并以形成系列，基本上满足了陆地油田开采的需要。各种新型节能游梁式抽油机，如前置式抽油机，异相曲柄平衡抽油机，等在全国各个油田推广应用，并取得了显著的经济效益，长冲程，低冲次的无游梁式抽油机的研制也取得了一些进展，如胜利油田设计并与有关厂家协作生产的链条式长冲程抽油机，已有近千台在各油田投入使用，在低冲次抽油和抽稠油方面已初见成效，此外，椼袈结构的滑轮组增距式抽油机进入了试用阶段；齿轮增距式长冲程抽油机的研制工作也取得了新的进展。重量轻、成本低、便于调速和调整冲程的液压抽油机，如带传动游梁式抽油机，新型摇杆抽油机，大型式游梁抽油机，六连杆游梁式抽油机和斜并抽油机也正处于开发和研制过程中。

游梁式抽油机的缺点是不容易实现长冲程低冲次的要求，因而不能满足稠油井，深抽井，同时，无游梁式抽油机的性能尚有待完善，而且品种规格还很少，不能适应当前石油工业的发展。液压抽油机至今仍处在研制阶段。

国外：

1、抽油机国内外的差距

①新型节能抽油机发展缓慢

②长冲程抽油机的发展速度不能适应采油业的需要

③液压抽油机仍处于研制阶段

2、抽油机主要国家和地区概况

俄罗斯生产13种规格游梁抽油机，悬点最大载荷20～200kN，冲程长度0.6～6m。还生产20种规格曲柄摇臂式抽油机，悬点最大载荷10～200kN，冲程长度0.4～6m。还生产06M型、液压驱动型、平衡液缸型等无游梁抽油机，悬点最大载荷150kN，最大冲程长度10m。法国Mape公司生产12种规格曲柄平衡游梁抽油机，悬点最大载荷160kN，最大冲程长度4.2m。还生产H系列长冲程液压驱动抽油机，悬点最大载荷199kN，最大冲程长度10m，最大冲次5min-1。此外，Mape公司还生产立式斜井抽油机和液缸型抽油机，两种抽油机均已形成系列。

２００８年第３７卷　第ｌ期第２４页　石油矿场机械　ＯＩＬ　ＦＩＥＬＤ　ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ　２００８，３７（１）：２４～２７　文章编号：１Ｏ０１－３４８２（２００８）０卜００２４—０４　关于我国抽油机发展的几点思考　张晓东，贾国超　（西南石油大学机电工程学院，成都６１０５００）　摘要：概述了抽油机的基本情况，介绍了我国抽油机目前存在的问题，并针对我国抽油机技术的发　展趋势提出了几点建议。　关键词：抽油机；建议；发展趋势　中图分类号：ＴＥ９３３．１　文献标识码：Ａ　Ｔｈｏｕｇｈｔｓ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｏｕｒ　Ｃｏｕｎｔｒｙ　Ｐｕｍｐｉｎｇ　Ｕｎｉｔ　ＺＨＡＮＧ　Ｘｉａｏ—ｄｏｎｇ，ＪＩＡ　Ｇｕｏ—ｃｈａｏ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｙ’Ｍａ　ｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｚｚ，ｅｓｔ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１０５００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ａｎ　ｏｖｅｒｖｉｅｗ　ｏｆ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ｕｎｉｔ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ａ　ｆｅｗ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ｕｎｉｔ　ｏｆ　ｏｕｒ　ｃｏｕｎｔｒｙ　ａｎｄ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｓｏｍｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ｕｎｉｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｏｕｒ　ｃｏｕｎｔｒｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｕｍｐｉｎｇ　ｕｎｉｔ；ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ；ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｔｒｅｎｄ　＋・・＋”＋＊＋・・＋＊＋”＋…－４－－４－“－４－”－４－－”－４－－”－４－＂”－４－”－４－”－４－”－４－”－４－－－－４－”－４－－”＋”－４－－…－４－－＋”—・卜”＋”－－＋－￣—・卜…－４－－＋“—・卜”—・卜”—・卜　ｃ）　由于模块数量较少，主体钢结构耗材较少，　制造费用较低。　ｄ）　海上安装调试时间较短，节约了人力、物力　和财力。　ｅ）　更加容易吊装和搬迁，搬迁动用小型浮吊费　用较低，且在制造工期上相对于模块化程度较低的钻　机节省得更多。　ｆ）　陆地制造和调试、海上运输和安装调试的总　费用和总工期比较合理。　４．２缺点　ａ）　模块较大，陆地制造需要动用大型吊装设　备。　ｂ）　用主平台供电，如果搬迁到无法实现主平台　供电的其他平台时，则需要添加１台柴油发电机。　ｃ）　由于底座稳定性及钢材耗损等方面的问题，　钻台面与管子堆场的高差只有２　ｍ左右。　ｄ）　大模块的搬迁对于吊点的强度要求较高，需　采用特殊的焊接工艺。　５　结语　目前对于海上油田的生产开发多为区块式，邻近　区块海域和若干海洋作业平台共用１台可搬迁式模　块钻机是可行的，也是必要的，能大大降低新制造海　洋钻机的费用，为开发海上油田节约大量资金；能节　省新制造钻机模块的时间和钢材，提高油田效益。　参考文献：　［１］熊　革．浅谈海洋钻机的一般特点［ＥＢ／ＯＬ］．（２００５－　Ｏ９—０１）［２００７—０６—２２］．ｈｔｔｐ：／ｗｗｗ．ｃｈｉｎａ－ｄｒｉｌｌｉｎｇ．ｃｏｒｎ／　ｘｕｅｈｕｉ２００５０９０１．　［２］　朱　江．海洋钻井设备综述＿Ｊ］．中国海上油气（２１２程），　２Ｏ００，ｌ２（６）：４４—４６．　收稿日期：２００７－０４－２８　作者简介：张晓东（１９５９一），男，重庆武隆人，教授，博士生导师，ｌ９８２年毕业于西南石油大学石油矿场机械专业，工学学　士，ｌ９９５年毕业于北京科技大学矿山机械专业，工学硕士，现从事石油钻采设备新技术、现代设计理论与方法　的教学及石油钻采工具的研发工作，Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｈｅｙｕ０１２１６３．ｃｏｒｎ。