后置式游梁抽油机改斜井抽油机的尝试.pdf

螽 霉 嚣 黉 磊 龇 馁 摊 文章编号 1 O 0 1 3 4 8 2 2 0 0 1 0 4 0 0 4 5 0 3 后置式游梁抽油机改斜井抽油机的尝试 宇富平 孙三明 刘云珍 李军 苏军献 河南石油勘探局 机械制造厂 河南 南阳 4 7 3 1 3 2 摘要 介绍了 后置式 游梁 抽油 机改 斜井抽油 机的 方法 设计计算以及 应注意的问 题 关键词 游梁抽油机 设计 计算 中图分类号 T E 9 3 3 1 0 2 文献标识码 B Th e a t t e mpt o f t r a n s f o r m i n g c o n v e nt i o n a l b e a m p u mpi ng u ni t i n t o i nc l i n e d we l l pu mpi n g u n i t YU F u p i n g S UN S a n mi n g L I U Yu n z h e n LI J u n S U J u n x i a n T h e I n s t i t u t e Ma n u f a c t u r i n g P l a n t He n a n P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n B u r e a u Na n n g 4 7 3 1 3 2 C h i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e me t h o d o f t r a n s f o r mi n g b e a m p u mp i n g u r u t i nto i n c l i n e d we l l p u mp i n g u n i t a n d a l s o t h e d e s i g n c a l c u l a t i o n a n d t h e k e y p o i n t s t o wh i c h a t t e n t i o n s s h o u l d b e p a i d Ke y wo r d s b e a m p u mp i n g u n i t d e s i g nt c a l c u l a t i o n 中国石油化工股份有限公司河南油田分公司第 二采油厂 原名河南石油勘探局试采公司 根据产能 建设需要 有 6口 斜井角分别为 3 0 3 6 3 7 o 2口 4 O 4 3 的油井需要安装斜井抽油机 井深为 2 O O 3 0 0 m 选定机型为 5 型 用户要求用我厂生产的 C YJ 5 3 2 6 HB型抽油机和南阳石油机械 厂生产的 X C Y J 8 3 4 8 H B型斜井抽油机 2台 适应井斜角为 2 4 和 2 7 进行改造 通过现场使用 基本上满足了 油井工况的需要 获得了比 较好的效果 1 确认改造条件 根据被改造抽油机的四连杆尺寸 初定改造后 抽油机的基杆值 具体方法是将被改造的抽油机 支架抬高后向井口方向倾斜一定角度 即可得到初 定的基杆值凛 后对抽油机进行运动分析 计算出悬 点的速度 加速度 n 扭矩因数 丁 F和位置因数 P R 将扭矩因数的最大值代入式 1 丁 TF W B 一 幔 s i n 0 T 1 式中 为 曲柄轴净扭矩 k N m 丁 F 为扭矩因 数 B为结构不平衡重 k N 为旋转平衡重最大 平衡扭矩 k N m T为减速器额定扭矩 k N m 如果 T 则不宜 进行改造 2 确定改造方案 a 将 6口井按井斜角度的大小分为两组一 组 为 3 O 3 6 3 7 另一 组为 4 O 4 3 用 C Y J 5 3 2 6 HB型改造成 3 0 3 6 3 7 井斜角的斜 井抽油机 用 X C Y J 8 3 4 8 H B型抽油机改造成 4 O 4 3 井斜角 的斜井抽油机 b 对原抽油机尽可能少做改动通过设计计 算 只改动连杆 曲柄装 置 抽 油 机 基础 及 支 架 在原支架下方增加一斜 底座 如图 1 c 设 计 2组连 杆 一 组连杆设计 2 个销 孔以满足 3 0 3 6 3 7 井 图 l 斜底座示意 斜角的需要 另一组连杆也设计 2 个销孔以满足 4 0 4 3 井斜角的需要 收稿日期 2 0 0 1 0 2 1 8 作者简介 宇富平 1 9 6 0 男 河北张家口市人 高级工程师 1 9 8 2 年毕业于内蒙古工学院机械制造专业 现主要从 事石油机械产品的设诗工作 维普资讯 0I L F I E L D E Q U I P ME N T 2 0 0 I V o 1 3 O N 9 4 d 设计 2 个支架斜底座 如图 1 通过支架 斜底座将支架向井口方向分别倾斜 2 5 和 3 6 这样 在原支架不作任何改动的前提下 就可以满足 3 0 3 6 3 7 4 0 4 3 井斜角的需要 e 重新设计抽 油机的基础 目前 油田使用 抽油机的基础一般由活基础和死基础 2 部分组成 斜井抽油机基础随井斜角的不同而不同 可以将活 基础考虑成相同的 而将死基础分别设计 需要注意 的是在确定基础距井口的位置时 可能会遇到基础 有 4 部分骑在井口 管柱上的现象 这种情况下应 将基础前端开个缺口以避开井口套管 f 采用曲柄平稹 产 斜井抽油机悬点载荷的 作用方向随井斜角的变化而变化 悬点载荷的扭矩 曲线与曲柄平衡的扭矩曲线相位角就是井斜角 如 果还采用常规抽油机的 个曲柄上配 2 块相同大小 的平衡块的平衡方法 抽油机的平衡效果就很差 因 此 斜井抽油机应 当采用平衡力矩大小和平衡力矩 相位角都可以调整的方法 而只有采用曲柄平衡的 平衡方式才能实现这种效果 综上所述 斜井抽油机 宜采用扇形曲柄 如图 2 a 并且每个扇形曲柄上配 一 块平衡块 这样的平衡方法结构简单 调节方便 使用可靠 但这种曲柄在改造抽油机时不适用 而如 图2 b形状的曲柄 较适应后置式游梁抽油机改斜井 抽油机 即原抽油机的曲柄不变 而将其上配备的平 衡块改为一大一小 此方法虽然不如图 2 a 的效果 但简单实用 斜井抽油机的平衡效果总是比常规抽 油机的平衡效果差 因此实际计算时配备电机应具 有一定的功率储备 3 设计计算 图 2 曲柄形状示意 b 3 1 抽油机四连杆尺寸计算 如前所述 在改造抽油机时 只改动连杆长度 支架高度 曲柄形状 抽油机基础等部分 而抽油机 的其他部位未作任何改动 为了实现上述目的 在实 际计算中以满足抽油机光杆最大冲程为前提 编制 计算程序 C LS READ c c k k p p r r a a DATA C K PR S a c c C C k k k k b 1 p p l r r b 2 p p r r b l b l aA b l b 2 b 2 b 2 C 一2 c c k k x l a b1 x 2 a b 2 x l x l c x 2 x 2 c yl一 1一 xl xl y2 1 x2 x2 y l S QR y 1 y 2 S QR y 2 c s b ATN y 1 c s t ATN y 2 I F c s b 一 0 THE N c s b d i t c s b c s t S S a a d i t P RI NT C PRI NT K P RI NT P P RI NT R P RD T A P RI NT S P RI NT d i t END 在计算过程中 调整支架高度和连杆长度 2 个 参数就可以满足抽油机光杆最大冲程 3 2 抽油机基础高度的计算 在一定程度上 抽油机基础高度的计算可以由 支架高度的计算公式演化而来 如图 3 其中H 为 支架高度 为前后两腿之间的距离 0为支架 的最大倾斜角 卢为游梁的最大倾斜角 a为油井的 最大井斜角 为在基准法兰平面上井口中 L N抽 油机底座前端的距离 为支架前腿支点到基准法 兰平面上井口中心的垂直距离 A为游梁的前臂长 H 为悬点到井口中心的距离 其值等于抽油机最大 冲程 采油井装置的高度 吊绳多出驴头工作弧面 部分的长度 z z 为支架中 t 到前腿及后腿支点 的距离 m 曼 维普资讯 宇富平 等 后置式游梁抽油机改斜井抽油机的尝试 H L o H1 s i n口一 A C O S 9 s i n 9 Hl C O S口Ho 一 2 抽油机井E l 基准法兰平面上井El中心一般都高 出地平面一定高度 设这一高度为 L 1 其在铅垂方 向投影为 h 则有 将需要改造抽油机的四连杆尺寸及已知的相关几何 尺寸分别代入式 2 式 5 就可以得到所需活基 础的高度 一 L l o s 4现 场 使 用 情 况 及 经 济 效 益 分 析 另 从 图 3 可 以 看 出 一 H h h 2 h 3 4 式中 h 为支架斜底座前支点到抽油机底座上平面 的距离 h 为抽油机底座的高度 为抽油机底座 下平面到基准法兰平面上井口中心的距离 设抽油 机活基础的高度为 H 那么从图3中可以看出 H 一 h h o 5 图3 支架尺寸计算示意 6台斜井抽 油机先后安装在河南油 田采油二厂 井楼油田 井深 2 0 0 3 0 0 m 日产原油 3 5 t 目前 已累计运转 1 a 2 0 0 0 1 1 又改造4 台 改造 1 台抽油 机只需投资 2 9 万元 而购置 1台新抽油机要投资 1 3 3 万元 每改造 1台抽油机可节约资金 1 0 4 万元 在今后 2 a内河南油田采油二厂将钻 6 0口斜 井 如果都能对已有的旧抽油机改造 将可节约资金 6 2 4 万元 另外产能建设周期将大大缩短 5 结论 1 在条件允许的情况下 应当首先考虑用已 有后置式游梁抽油机改斜井抽油机 2 改造抽油机比新设计制造斜井抽油机可降 低成本 3 改造抽油机 生产周期短 这样也满足油 田 产能建设的需要 参考文献 1 李金华 杨宗周 刘占平 斜井抽油机设计中的几个问 题D 石油机械 1 9 9 8 2 6 2 5 6 年国 大 陆地壳探井工程启 动 L 科学钻探 始于2 0 世纪 6 0 年代 3 0 a 来 在全 球各大洋钻井上千g l 获取了大量岩心资料 大陆科 学钻探在 l 3 个国家钻了近百口井 其中4 0 0 0 m以 上的探井 2 0口 超深井世界纪录是 1 2 2 6 2 m 由前 苏联在科拉丰岛上创造的 为了在科学钻探的科技 领域占有一席之地 早在 2 0 a 前 中国地质学家就 进行了研究和前期准备 1 9 9 7 0 6 大陆钻探 被列为 九五 国家重大科研项目 1 9 9 9 年国家计委批准了 中国大陆钻探 立项书 计划投资用近 3 a的时间 在江苏东海县境 内钻l 口直径为 l 5 6 m m 垂直 5 0 0 0 m深的大陆地壳探井 该 地眼 选址是反复 研究筛选确定的 超高压变质作用的研究是当前固 体地球物理学科学研究的前沿和焦点 东海县地处 大别山 苏鲁超高压变质带东部 是全世界进行 此类研究摄好的地方之一 这里还多次发现金刚石 有利于矿产资源的开发和成矿研究工作 这不仅代 表一个国家的钻探技术水平 四川石油管理局早在 川中地区