云南省无游梁式液压抽油机编制说明2018征求意见稿.doc

云南省无游梁式液压抽油机编制说明2018征求意见稿 1 一、工作简况( (一)任务xx年4月27日，云南南星科技开发有限公司和昆明理工大学提出了无游梁式液压抽油机地方标准的立项申请，云南省质量技术监督局将其列入xx年度云南省地方标准制修订计划，批准由云南南星科技开发有限公司和昆明理工大学共同承担无游梁式液压抽油机地方标准的编制任务。 ( (二)起草单位本标准主要起草单位为云南南星科技开发有限公司、昆明理工大学。 ( (三)主要起草人姓名性别职务/职称工作单位任务分工袁锐波男副处长/教授昆明理工大学项目监督刘长年男技术顾问/教授云南南星科技开发有限公司项目策划袁子荣男董事长/教授云南南星科技开发有限公司项目策划刘英华男总工程师/工程师云南南星科技开发有限公司项目监督刘森男工程师云南南星科技开发有限公司项目实施刘朝晖男副总经理/职业经理人云南南星科技开发有限公司项目管理罗璟女副教授昆明理工大学标准起草何祖顺男副教授昆明理工大学标准起草2 二、制定标准的必要性和意义（一）当前石油工业抽油机主导产品基本情况简介抽油机是一种在油田上从几百米甚至上千米深的油井中提取原油的设备，是石油工业生产的必备设备。 抽油机有两大类一类是无杆抽油机，例如电潜泵，螺杆泵等，但这些泵价格昂贵且寿命短，故障率高，很少应用。 另一类是游梁式有杆抽油机，（俗称“磕头机”）。 这类抽油机大多为机械传动式，即电机或内燃机通过减速器带动一组曲柄连杆机构，并通过游梁，驴头使抽油杆在油井中上下垂直运动，就将原油从油井抽出地面。 这类抽油机的最大特点是结构简单，直观，运行可靠，故障率低，是目前国内外油田广泛应用的主导产品。 已经存在和应用了100多年，并已形成了标准化和系列化产品。 但这类游梁式机械抽油机在长期使用中，也暴露出诸多难于克服的固有缺点。 其主要缺点是效率低，能耗大，据统计这类抽油机其平均综合效率一般不大于30.05%。 这给油田造成极大的能源浪费；其冲程和冲次都只有四个档次，不利于与井下状况的最佳匹配，从而影响其采油效率，且调整十分困难，调整时需备有吊车，劳动强度大，常出安全事故；没有超载，断载保护装置，使断杆事故经常发生，给维护带来很大困难；振动大，抽油杆偏磨严重，平均寿命仅有160天，且每更换一次抽油杆至少需停机一天，费用需68万元，大大地增加了抽油机的运3行成本；机体庞大，笨重，一台10型3米的抽油机重量达21吨之多，安装时需要有多台平板车和吊车，安装周期长，费用高。 （二）“无游梁式液压抽油机”特点介绍无游梁式液压油油机是云南南星科技开发有限公司利用最新的机、电、液一体化理论及技术研发而成的产品。 这种新型抽油机较之传统游梁式机械抽油机具有如下突出特点高效、节能；本产品以节能为目标函数，对整机及全系统进行优化设计与最佳配置，从而大大减少了无功功率消耗，使地面效率高达7580%，系统效率提高一倍；采用了一种新的电、液耦合控制技术，使产品的冲程、冲次均可连续无级调节，且调节十分方便，给适应变化着的井下状况提供了优化匹配条件；采用换向平稳与停顿可控技术，使产品的悬点运动平稳，匀速，换向加速度小，无振动，从而消除了抽油杆的偏磨现象，使抽油杆的平均寿命从原来的160天左右提高到400天以上；产品设置有超、断载保护装置，使产品具备超、断载感知，自动停机，声光报警功能，从而有效防止了抽油机由于“硬拉”而造成断杆事故和系统受损；采用一种气液蓄能及复合缸的全新平衡技术，能使抽油机在任意点上做到精确平衡，从而去掉了笨重的配重块，减少了无功功率损耗，使电机始终工作在高效区，功率因数由0.2左右提高到0.8左右；设置有一种专门的补油装置，4使抽油机有效实现了近代采油理论中提出的抽油杆要上快下慢的特殊运动模式，从而大大提高了井下泵的填充系数，提高了采油效率。 此外，在本产品上还应用了多项自主创新的其他技术，如一种热平衡控制技术，通过新的设计方法与特殊配置，使液压系统勿需冷却装置，当环境温度在40时仍能连续正常工作，为无水源、温差大的油田应用液压抽油机开创了广阔前景；一种新的防振技术及消振装置，可完全解决有些油井由于井下油稠或者注入了聚合物，导制抽油过程井下油泵开关失控而引发系统振动的问题。 xx年2月28日，企业制定经云南省质量技术监督局认定发布实施了“Q/YNX003-xx无游梁式液压抽油机”企业标准。 无游梁式液压抽油机完善后的样机于xx年3月在大庆油田二厂试验场投入生产运行，已无故障运行至今，运行次数达400万次以上，各项指标均达到或超过设计指标。 xx年4月17日，通过云南省科技厅组织的专家鉴定，鉴定结论是无游梁式液压抽油机的关键技术达到国际先进，国内领先水平。 xx年1月7日由云南省科学技术厅组织的“xx年云南省重大科学技术成果发布会”上将该项目“高效节能无游梁式液压抽油机关键技术”认定为云南省重大科技项目。 这些为制定“无游梁式液压抽油机”地方标准，并进一步组织该项目规范化生产，推动产业化应用提供了技术支撑。 5（三）制定本标准的意义石油作为当今世界主要能源，一直是世界各国的战略重点，各产油国正不断加大投入增加石油产量，抽油机采油井的数量呈逐年上升趋势。 石油工业也是我国国民经济的支柱产业之一，据不完全统计，我国现已建成40多个油田，机械采油井有15万口以上，而且随着勘探业的发展，不断有新油田发现，新油井建成。 预计到不久的将来我国的陆地油气井数量将达到20万口以上。 因此，抽油机的需求量将不断增加。 此外，从国外市场分析，世界上原油生产国，特别是石油输出guo，大多不具备石油装备的生产能力，如中东，南美等一些产油国，其抽油机一直从国际市场采购。 因此，高效节能无游梁式液压抽油机在国际抽油机市场也将具有巨大潜力，前景广阔。 经国际联机对国内外抽油机生产企业的检索结果表明，目前国内尚无一家企业生产本项目产品。 国外只有德国Bosch Rexroth公司最近研制了一种液压抽油机。 并已生产200台在委内瑞拉使用，每台出售价格9万多美元。 但这种抽油机结构十分复杂，技术性能却远不如本项目产品。 本项目抽油机不仅性能优越，且出口价格定为7万美元左右即有丰厚的利润。 综上所述，制定无游梁式液压抽油机推荐性地方标准，加快开发无游梁式液压抽油机产品，尽快使其规范化生6产，推动产业化应用，无论是出于满足我国油田作业的需要，还是参与国际市场竞争，树立我国石油装备制造业国际地位的需要都是十分有意义和必要的，既符合我国可持续发展战略和科学发展观的要求，也符合云南省产业发展的需要。 三、主要起草过程xx年5月“云南地方标准制修订任务书”下达后，即成立了以公司主要技术人员及昆明理工大学老师组成的标准起草组，进行了任务分工，制定了工作计划。 标准起草组按计划，分别搜集，查询了国内外大量有关采油装备的现状、技术水平发展趋势等文献资料并以会议讨论的形式多次对这些文献资料进行了认真的分析研究。 同时，标准起草组先后多次到大庆、西北等油田实地考察调研。 重点调研这些企业采油装备现状、存在的问题以及采油工艺对抽油机设备技术性能的要求和油田的自然环境状况等。 在上述工作的基础上形成了地方标准草案，并组织了预审。 此外，根据无游梁式液压抽油机样机在大庆油田的试验生产情况及用户的反馈意见，标准起草组对地方标准草案进行了全面认真的分析、总结、修改、完善并形成了地方标准征求意见稿。 标准起草组先后向行业管理部门、机械设备产品质量监督检验部门、石油装备机械工程相关科研院校、抽油机生产制造单位、用户等单位广泛征求意见。 7标准起草组对各部门和单位反馈的意见和建议进行逐条讨论分析，并进一步完善标准后形成本项地方标准送审稿。 四、制定标准的原则和依据，与现行法律、法规、标准的关系( (一)制定标准的原则1.先进性原则目前国内尚没有相关无游梁式液压抽油机的国家标准、行业标准。 该地方标准的制订能够率先为我省乃至全国推广新型采油设备提供重要依据。 2.协调性原则本标准基于相关石油钻采装备国家标准、行业标准的要求编写，能够与上级标准相协调。 3.适用性和可操作性原则本标准依据石油钻采装备的具体技术参数和主要部件的功能以及要求进行编写，具有较强的适用性和可操作性。 4.科学性、规范性原则标准起草单位长期从事液压传动控制系统及设备的研制和生产，具有扎实的专业知识和实践经验，总结出的规范主要技术参数、设备组成、主要部件功能及要求、试验验证方法等。 本标准按照GB/T1.1标准化工作导则第1部分标准的结构和编写进行编写，格式规范。 ( (二)制定标准的主要依据本标准依据国家法律法规相关规定执行。 8本标准制定过程中主要参考了SY/T6729-xx无游梁式抽油机、GB5226.1-xx机械电气安全机械电气设备第1部分:通用技术设备、GBT191-xx包装储运图示标志、GB/T711-xx优质碳素结构钢热轧厚钢板和钢带、GB12348-xx工业企业厂界环境噪声排放标准、GB/T29021石油天然气工业游梁式抽油机、GB/T8423-xx石油钻采设备及专用管材词汇等标准。 ( (三)与现行法律、法规、标准的关系本标准符合相关国家、行业标准的相关规定，能与现行有关的法律、法规和国家、行业标准相衔接，与相关的国家、行业强制性标准无冲突。 五、主要条款的说明、主要技术指标、参数、试验验证的论述( (一)主要条款的说明本标准规定的无游梁式液压抽油机的结构型式、各项性能指标、基本技术参数、技术要求、检测规则等条款。 主要依据以下的工作结论而制定。 1标准起草组按计划分别搜集、查询的国内外有关采油装备的现状、技术水平、发展趋势等文献资料并加以认真分析研究的结果。 2标准起草组按计划先后多次到大庆、西北等油田实地考察调研，重点调研这些企业采油装备现状，存在的问题以9及采油工艺对抽油机设备技术性能和油田的自然环境状况等，并加以认真分析、总结的结果。 3标准起草组按计划先后向行业管理部门、机械设备产品质量监督检验部门、石油装备机械工程科研院校、抽油机生产制造企业等部门和单位广泛征求意见。 并对各部门和单位反馈的意见和建议进行逐条讨论分析的结果。 4无游梁式液压抽油机样机在大庆油田的试生产考核测试报告。 报告全文见附件。 ( (二)主要性能指标及试验方法原因1.液压系统的液位和油温自动监控（标准5.1.10）功能对于无人监守的野外抽油机十分重要。 一旦因管路破裂漏油，使油箱液位低于规定值时或因油温超过设定值时，系统要求能够自动停机，声光报警，以避免液压油大量泄漏造成设备损坏以及对环境造成污染。 该性能可在出厂检验时调节液位传感器和温度传感器检验验证。 2.运动状态（标准5.1.11）应可控，设备运动匀速，加速度只在换向时出现，换向停顿时间可控，换向平稳无振动。 可具有上快下慢，下快上慢，匀速三种运动模式，且运动速度方便可调。 该性能在设备正常运行2小时后，用速度和加速度传感仪器检测验证。 该指标是为该抽油机适应变化着的井下状况提供优化匹配条件，从而提高采油效率。 同时防止抽油杆偏磨，提高抽油杆的使用寿命。 103.抽油机运转应平稳（标准5.2.1）不应有冲击、振动和不正常响声。 该指标应在设备出厂前采用负载模拟器为外负载环境进行试验验证。 抽油机正常运行不少于2小时，负载模拟器可施加静态或动态载荷。 该指标是确保抽油机在额定载荷下工作的平稳性，并确保抽油机的使用寿命。 4.地面效率（标准5.2.12表4）应在抽油机额定悬点载荷下正常工作时，通过测功仪器测出抽油机的有效功率，用电功率表实测抽油机电机的耗电功率，按相关公式进行计算（附件1.3.2节）。 地面效率是衡量抽油机性能和技术水平的重要指标。 5.超载与断载保护（标准5.2.12表4）功能应具备超载、断载感知，自动停机，声光报警功能。 该指标应在抽油机正常运行2小时后通过调整系统压力、电触点压力表和压力传感器检测并控制。 该功能是为防止无人监管的野外抽油机由于井下条件变化或其他突发状况而“硬拉”造成断杆事故和系统受损，保证安全运行，从而降低抽油机的使用维护成本。 6.平衡技术（标准5.2.12表4）应达到抽油机无配重块，可在任意位置精确平衡，且调节方便。 该指标应在抽油机额定悬点载荷下正常工作时，通过蓄能器的压力表检测验证。 该技术可使抽油机大幅减少无功功率损耗，使电机始终工作在高效区，从而大幅提高其功率因数。 7.冲程与冲次（标准5.2.12表4）应能连续无级调节，11且调节方便。 该指标可在抽油机停机状态调节行程开关的位置，以调节冲程；在设备正常运行状态下，调节变量泵的流量以调节冲次试验验证。 连续无极调整冲程与冲次是衡量抽油机技术先进性的重要指标。 8.液压系统当压力为25Mpa时，3min内不应有泄漏（标准5.3.2）是根据GB/T3766中的要求提出来的。 对于液压传动系统的正常工作和维护非常必要。 9.液压系统的温度控制要求（标准5.3.3），无游梁式液压抽油机液压系统无专门的冷却装置，而是应用一种热平衡控制技术。 通过优化设计方法和特殊配置，当环境温度在40时，抽油机应能连续正常工作，系统温度不低于0，不高于60。 该指标在抽油机出厂检测时采用测量系统温升的方式进行检测，液压系统相对环境温度温升不得超过30。 该指标要求是由于液压油的温度与液压系统的性能有十分密切关系，油温过高，油的粘度将降低，使液压系统的内泄漏增加，直接影响系统的输出效率；而油温过低，油的粘度将增大，使液压系统的反应速度变缓或增大电机功率。 10.设备整机噪声（标准5.3.7）主要由驱动油泵的电动机或内燃机产生，整机噪声70%实测72.1%合格5环境温度允许-40至+40满足指标合格6液压油运行工作温度0至+65实测气温29，油温49温升20合格7抽油模式上快下慢，提高井下泵效满足指标合格8控制方式全状态连续控制满足指标合格9平衡技术无配重块，用蓄能器平衡满足指标合格10换向平稳性悬点运动平稳满足指标合格11防振技术消除上下死点换向时的振动满足指标合格5产品名称新型无游梁式液压抽油机产品编号WYCYJ100-3-612补油回路换向瞬间实现补油提高系统效率满足指标合格13安全保护具有超载断载保护感知功能满足指标合格14刹车装置在任意位置准确可靠刹车满足指标合格15无冷却装置控制技术液压系统无冷却装置油温可控工作正常满足指标16电控系统全自动控制，人只需监控满足指标合格17总功率30Kw主油泵30kW补油泵1.5kW（1次/天）18整机尺寸（长宽高）4m3m11m设备5300180012700液压站22501800180019整机质量5000Kg满足指标合格62数据分析2.1大庆采油二厂三矿八区二队测试的示功图和油井的各项参数。 2.1.1示功图见图1。 图1无游梁式液压抽油机示功图2.1.2设备在冲次为6.5次/min下的压力-效率曲线。 见图4.2；2.1.3设备的负载压力-时间曲线。 见图3；2.1.4设备在不同流量下的压力-效率曲线。 见图4；2.1.5设备工作状态下的井下效率检测表。 见表3经多次测试的数据统计，抽油机的平均地面效率72.1%，平均井下效率71.3%，平均系统效率51.4%。 参考表1大港油田采油四厂的统计数据和表2胜利油田鲁明公司xx年统计记录来看大港油田四厂各型抽油机的平均系统效率最7高的仅有33.64%，胜利油田鲁明公司抽油机的平均地面效率只有56.75%，平均井下效率只有38.53%。 因此，我公司该产品现在的地面效率和井下效率处于国内领先水平，但该产品地面效率仍有提升的空间。 表1大港油田采油四厂抽油机效率统计数据表2胜利油田鲁明公司xx年统计记录8图2设备在冲次6.5下的压力-效率曲线负载压力-时间曲线0246810121401234567891011时间/s负载压力/MPa图3负载压力-时间曲线图4不同流量下的压力-效率曲线（电机30kw油泵LY-A7V78）表3井下效率检测表9时间冲程冲次耗电量产液量井下效率工作状态xx/4/232.95.812.967.272.1%平均xx/4/292.96.313.567.066.2%平均xx/5/72.856.413.977.276.4%上快下慢xx/5/82.856.413.767.266.5%平均xx/5/92.855.61255.062.2%平均xx/5/102.855.612.258.566.1%上快下慢xx/5/112.85613.262.065.4%平均xx/5/122.85613.469.373.2%上快下慢xx/5/132.856.313.969.069.4%上快下慢3结论本次试验由于试验油井最大悬点载荷只有60KN，没有达到100KN设计载荷，72.1%地面效率并没有达到设备的最大效率，但已处于抽油机的先进水平，相信在额定载荷下地面效率会达到国内领先水平。 效率高只是基础，而该设备更大的优势是各个状态能够参数化，易于调整。 目前的采油系统更多的还是在沿用老式的检验方法，费时费力。 造成这样的原因，其瓶颈在