抽油机井上下可调式盘根盒节能技术的运用

抽油机井上下可调式盘根盒节能技术的运用

张生魁 ,闫民力 ,闫民亮 ,王,捷

中国石油长庆油田分公司第三采油厂  宁夏 银川 750006

摘要：为了改善油井盘根盒密封性能，减小其摩擦力，从而减少能源消耗，开发出一种新的盘根箱.通过增大盘根箱体积、增加节能盘根箱的结构，解决了盘根箱寿命短，更换频繁，工作量大，停机时间长，浪费石油和天然气资源，同时节能盘根盒的结构设计，实现了扶正、蓄能、自润滑、节约电能、减少清洁生产设备的使用。

关键词：抽油机井；上下可调；盘根盒；节能

随着油田开发的深入，油井产量逐年递减，平均单井产量递减为9~10吨/天。抽油机频繁起停及上下冲程之间的抽汲时间不断增加，使油井出现了供液不足现象。当供液率达不到要求时，就会导致油田产量下降。如果采用大排量抽油泵，使泵径加大，增加了抽油机的自重和地面设备投资。如果采取降低冲程或在冲程内增加抽油杆上下运动次数等方法来克服系统效率降低的问题，又会增加投资和生产成本。因此研究和发展具有良好节能效果的抽油机井盘根盒节能技术非常必要。

1.节省系统能耗

可调式盘根盒是一种可在抽油杆上下运动行程中改变杆柱重量的新型节能装置，它利用液压传动原理，通过液压缸控制上下行程来改变油井生产参数的工艺方法，通过调整控制系统在不同的工作压力及下冲程中压降比来实现节能。在油田开发过程中发现，抽油机井上、下冲程运行速度比较大，大部分油田都是6~8m/min，在8m/min左右的速度下，油井冲程内压降比很小，这就造成了抽油机的冲程损失较大。由于盘根盒的这种独特结构设计方式使之在现场调整时没有任何机械和电气方面的障碍。因此根据油田生产中存在的问题开发了一套节能装置并在现场进行了应用。

1.1下步改进方向

盘根盒的工作原理是通过液压来控制抽油机电机的转动，利用抽油泵转速来控制油井泵效，因此油井工作时需要有一定的抽汲能力才能满足抽油机的生产要求。在实际生产中发现，抽油机井大部分都不具备较大的生产井径，在使用盘根盒后油井泵效有所提高，但是仍不能满足生产要求。经过长期研究和实践表明：造成抽油泵泵效低的原因是抽油机系统中存在着能量损失、能量转换效率低等问题。为了进一步提高系统效率、降低能耗、提高油井泵效，我们将改进方向集中在以下两个方面：（1）减少系统中的能量损失。（2）提高系统中能量转换效率。经过我们试验对比发现，利用盘根盒进行节能改造后可以在满足生产要求时进一步节约能耗、降低成本。

2.使用寿命长

目前，在世界上已有约300多家油田应用了该技术，使用时间均超过了10万年。该技术以其经济、实用、耐用等优点，在世界上广泛得到推广。盘根盒节能技术不仅适用于石油开采现场，也适用于其他行业使用。如：纺织工业、造纸厂、化学工业、煤矿和采油作业等生产过程中，对输送介质的清洁度要求较高，因而有必要选用盘根盒技术。因为它既可降低输送介质的能耗及磨损，又可延长使用寿命，减少维修费用。

2.1广泛的用途

它不仅适用于原油、天然气、凝析油等石油开采现场的抽油机井，还适用于纺织、造纸等行业生产过程中输送介质和被输送流体的使用需要，既可降低运输成本又可延长使用寿命。首先，抽油机通过盘根盒进行井筒内流体介质的输送，减少了抽油机冲程所造成的能量损耗。由于盘根盒的导向作用和密封功能，减少了能量的损耗。其次，盘根盒可使抽油机井工作时保持井筒压力平稳，避免油压波动及冲击载荷对抽油机的影响，改善了油层生产条件。再者，通过调节盘根盒使井内介质流动方向、速度和流量基本保持一致，避免了抽油机井内出现不同压力、不同速度和不同流量情况下生产故障。最后，通过调节盘根盒可对油井进行实时监控和诊断，及时发现问题并采取相应措施。

2.2技术特点

1)采用先进的设计原理，符合石油开采行业标准和用户使用要求。特别是其耐压能力和强度设计，完全满足抽油机工作参数的要求。2)结构合理，装配方便快捷。产品可根据不同地区、不同地质情况进行个性化设计和制造，且结构简单，制造周期短，大大节省了制造成本及维修成本。3)盘根盒整体可调式设计，使用时能根据地面情况自由上下调节，适应抽油机井工作参数变化的要求。通过调节盘根盒上下部分的长度及高度可以实现不同抽油杆与抽油机的匹配和优化组合。4)体积小、重量轻、安装简单方便。由于其体积小，重量轻，故可在较大范围内自由上下调节；且拆装方便快捷、实用性强、安全可靠、经济适用。5)盘根盒具有良好的密封性能及防腐性能。由于其密封性能良好且材质好，因此可满足在高含油性或腐蚀性介质下工作要求；在潮湿环境中亦能正常使用而无明显腐蚀现象发生；此外盘根盒表面还可涂敷各种防腐涂料而提高其使用寿命。6)具有多种应用场合，既可用于抽油机井抽油系统的优化设计和配套设计，也可用于地面管网系统优化设计；同时还可以用于采油工艺及工程中的多种介质输送系统。如：纺织工业用输棉、输浆等；造纸工业用输送纸和各种纤维原料（如：棉短绒等）等；化学工业用输送酸、碱及各种化工原料等；煤矿用输送煤和各种原煤等。7)盘根盒还具有安全可靠的特点：其底部安装有弹簧安全垫（有3个以上）可有效防止在抽油机井运行时产生的液体突然喷出伤人事故；而在油井运行时则不会产生液击现象（因没有任何液体进入盘根盒底部），从而避免了抽油机因为液击而造成的设备损坏或停机事故，节省了生产时间和成本费用。8)使用寿命长。该产品主要由钢骨架、石墨块组成，其重量轻、强度高、耐腐蚀、密封性能好，故其使用寿命较长，一般可达10-15年以上。经过测试表明：该技术可提高抽油机井抽油杆的工作寿命约10-15倍（通过调节盘根盒高度可使其达到这个数字）。

2.3降低管理费用

抽油机上下冲程之间抽汲时间越长，系统效率降低越明显，用盘根盒可以减少抽油泵上下冲程之间的抽汲时间，延长系统效率。抽油机井盘根盒节能技术可以满足生产需要，为油田降本增效提供了良好的途径。大庆油田是一个大型复杂断块油田，地层平均倾角为51°-58°，平均井斜率约为70°/100米。从表面上看，油井并不是很深。但实际上，油层深度往往超过2000米，甚至达3000米以上；加上断块大、油层厚、原油粘度高等特点，导致油井的供液能力下降。因此降低油井的泵径和减少抽油机冲程也就成为一项重要的工作。目前我国常用的抽油机有单流泵、抽油机-压缩机联合泵等多种类型。由于抽油机为静液压传动系统，所以采用传统的盘根盒节能技术要比采用大排量抽油泵节约投资1/3以上。另外一方面，盘根盒节能技术具有良好的节能效果而且安全可靠、操作简单、维修方便等特点能够很好地满足生产需要。

结束语：
综上所述，盘根盒是一种全新的、高效的节能装置，它具有结构简单、维修方便、节约能耗的特点。我们可以根据抽油杆所处位置和上下行程之间的压差大小来调整抽油机上、下冲程运行速度，在不需要大量的人力物力投入的情况下使系统能耗大大降低。可调式盘根盒节能装置不仅可以节约能耗而且可以延长抽油泵和电潜泵（无级调速器）的使用寿命。通过实验表明，用抽油机上、下行程压降比调整抽油杆重量来实现节能具有较高的可靠性，此项技术也有利于延长现场应用抽油机油井检泵周期。

参考文献：
[1]冯萌萌,赵奇峰,于振强,夏洪刚,宋嘉羿.实现抽油机低冲次运转的过渡轮[J].石油石化节能,2023,13(01):49-53.

[2]刘丽,赵海涛,邹继艳,滕少臣,姜乐.抽油机井上下可调式盘根盒节能技术的应用[J].石油石化节能,2022,12(11):45-48.

作者简介：张生魁，1984年-男，汉，陕西西安人，高级工程师，主要从事油田注水管理、油田地面集输管理工作。