游梁式抽油机自动碰泵装置浅析

游梁式抽油机自动碰泵装置浅析

杨剑

（长庆油田分公司第八采油厂）

摘要：游梁式抽油机做为油田开发的主要采油设备，近几年来国内外围绕游梁式抽油机自动化研制开发方面做了大量工作。长庆油田机械厂制造的第二代数字化抽油机实施了调平衡、冲次的自动化操作，以及其在井场数字化方面的推进最大限度地降低一线员工的劳动强度和减少一线员工的用工总量，使井场设备达到无人值守。抽油机碰泵是六小措施中的主要一项措施，它对油井的正常生产起到很重要的作用。常规碰泵措施工序繁琐且存在一定的安全隐患，针对这一问题，本论文通过对自动碰泵装置的的结构特点及工作原理介绍，阐述了如何通过对长庆机械总厂生产的游梁式抽油机进行局部改造实现自动碰泵操作的目的。

关键字：游梁式抽油机；自动碰泵装置；技术特点；效果分析

引言

长庆油田生产第二代数字化抽油机的研制成功可以通过站控平台有效实现抽油机的参数自动调整的管理要求，实现真正意义上的井场无人值守的目的。但抽油机碰泵措施还只停留在工序繁琐的常规人工操作阶段。在此操作中，容易出现刹车失灵、皮带打滑，井口卡盘卡不住、造成抽油杆下滑。光杆下放时，悬绳器极易脱出光杆，甚至造成井下事故，同时员工在现场操作中也存在一定的安全隐患。因此，在油田生产高度自动化的今天实现碰泵操作自动化显得迫在眉睫。

1自动碰泵装置的设计思路及工作原理

现有的游梁式抽油机碰泵操作工序繁琐，既增加员工的劳动工作量、又影响油井生产时率。针对这一问题，我们可以通过对游梁式抽油机游梁上方进行局部改造，增加相关附件，实现抽油机的自动碰泵功能。

1.1抽油机自动碰泵装置的设计思路

在游梁上部增加一组辅助电机，配套减速装置，对毛辫子加长与丝杠通过万向节链接，丝杠另一端与减速箱出口齿轮啮合链接，通过控制辅助电机的正、反转，实现抽油杆的上提、和下放，从而实现抽油机的自动碰泵功能。具体改造为：

图1抽油机示意图

（1）毛辫子在原来基础上加长了1.5米。

（2）在驴头上部悬挂毛辫子的地方加装一组定滑轮，使钢丝绳在上面能够移动。

（3）增加一根2.0m长丝杠，与毛辫子通过万向节链接，丝杠另一端与减速箱出口齿轮啮合链接。

（4）辅助电机和配套减速箱安装在游梁的顶部的支架中心位置。

（5）在电机上连接一个电控系统（左、右按钮和停止按钮）来控制电机正反旋转。

自动碰泵装置组成部分有：毛辫子、滑轮组、丝杠、辅助电机、减速箱、电控系统等组成。

1.2自动碰泵装置工作原理

在抽油机正常运转情况下，检查电流、电压。首先按左按钮使辅助电机正传，丝杆向左移动毛辫子通过滑轮向下移动0.4米，按停止按钮。当碰泵3—5次后，按右按钮，使辅助电机反转，丝杆向右移动，钢丝绳通过滑轮使悬绳器上提0.4米，按停止按钮。此时、完成碰泵工作。

2技术可行性验证

如何将抽油杆负载下放和上提0.3-0.6米，通过计算得知：

（1）选择涡轮丝杆升降机，功率：3KW输入转速960转/分，起升力：6000KN。

厂家：江苏建湖宏帽石油机械有限公司。

（2）计算抽油机最大载荷：按长庆勘探局机械制造总厂的抽油机，型号：CYJW10—3—37HF弯梁变钜抽油机,最大冲程：3米；最大冲速：7次／分钟；假如泵深1800m，泵直径32mm;油杆22mm；含水25﹪；计算公式如下：

a）抽油杆柱重：

Wt＝ftgL＝1/4∏R2gL

＝1/4×3.14×0.0222×0.79×103×9.8×1800

＝52.97×103N

ft—杆截面积,mm2；—钢的相对密度；7.9×103kg/m3；

g—重力加速度，9.8m／s2；L—杆长，m；

b)活塞上的液柱载荷：

液＝0.25×1＋0.75×0.84＝0.88

W2＝(f－ft)Lg

＝(1/4×3.14×0.0322-1/4×3.14×0.0222)×1800×880×9.8＝6.58×103N

f—泵截面积，mm2；—液体相对密度，0.84×103；

c）抽油机最大载荷：

W最大＝Wt＋W2

＝52.97×103+6.58×103

＝59.55×103N

W1—上冲程时最大载荷，N；W2—液柱的重量,N；

d）毛辫子承受最大重量为：

59.55×103/9.8≈6080千克=6.08吨<8.0吨

由以上数据表明：涡轮升降机的所承受的完全可以承受抽油机的载荷。

3应用前景

3.1效果对比

自动碰泵装置值得开发推广，原因有以下几点优势：

表1抽油机自动碰泵安装前后的对比表

3.2效益分析

定边作业区目前所辖油井开井436口，每月约碰泵400井次，以前的人工操作碰泵每次耗时按1小时计算，本项目研究的自动碰泵每次按5分钟计算，单井产能取平均值0.94吨/天，油价按0.4万元/吨计算，每年因减少碰泵耗时节省的油品费用为（60-5）/60*400*12*（0.94/24）*0.4=68.93万元。

假如能在全厂2882口井推广安装使用，所产生的效益更佳。

4结论

（1）自动碰泵装置实现的关键在于辅助电机能否提起井口光杆，通过计算可知，所选电机完全能达到抽油杆的上提和下放的要求，从而达到自动碰泵的目的。

（2）自动碰泵装置的实施减少了劳动力，一人操作，方便、简单。

（3）自动碰泵操作不需停机，提高生产时率，不影响产液量。

（4）消除常规碰泵人为操作隐患，安全、可靠、性能稳定。

参考文献:

[1]张建军.游梁式抽油机设计计算[M].北京:石油工业出版社,1995:70～78

[2]孙志礼等,机械设计手册[M].沈阳:东北大学出版社,2003:25～34

[3]江耕华等,机械传动设计手册上册[M].北京:煤炭工业出版社,1982:22～28