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1、汇 报 人：黄新武 电 话: 13752855117 汇报单位：重庆科技学院 汇报时间：二一一年十一月,自控抽吸采油及智能精确平衡抽油机研究,采油包括：自喷采油 机械采油 自喷采油法是利用油层本身的能量将从油层流到井筒中的原油举升至地面的方法。 主要研究垂直管流延长自喷期。 机械采油利用人工的方法将从油层流到井筒中的原油举升到地面的方法。 低成本：节能、稳定、方便操作。,第一章 机采技术概况,机械采油人工举升，包括：气举和泵抽两类。 泵抽法中又分为有杆泵抽法和无杆泵抽法。 有杆泵抽法是利用抽油杆将地面机械设备所产生的运动传递到井下深井泵的抽油方法。 无杆泵抽法是利用抽油杆以外的其它方法将地面能
2、量传递到井下以驱动井下深井泵抽油的方法。,第一章 机采技术概况,有杆泵采油法分为：杆驱往复泵抽油系统及杆驱螺杆泵抽油系统等。捞油车提捞抽吸,典型杆驱往复泵抽油系统 典型杆驱螺杆泵抽油系统,第一章 机采技术概况,无杆泵采油法分为：井下水力活塞泵、水力喷射泵、深井电潜泵以及井下电机驱动螺杆泵等。,典型井下水力活塞泵、水力喷射泵 典型深井电潜泵 典型井下电机驱动螺杆泵,第一章 机采技术概况,一、抽油机有杆泵机采技术 （一）抽油系统分析 典型的抽油机有杆泵机采油系统 主要有三大部分： 抽油机-产生地面往复运动； 抽油杆-动作及荷重传递； 抽油泵-往复运动-吸排举升。,抽油机主要是将电动机或发动机的旋转
3、运动转变为悬点的往复运动。,1、抽油机光杆载荷：,上冲程,下冲程,光杆载荷大，上下冲程变化大,2、抽油机扭矩 ：,上冲程,下冲程,综合扭距：短周期大幅度波动,3、抽油泵工作原理 ：,理论排量：,泵效,（二）影响泵效的因素,1、抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩 使活塞冲程小于光 杆冲程。,问题：液柱载荷大，弹性伸缩大,解决办法：长冲程、适当小泵径、减小液柱高度 长冲程相应的抽油机平衡方式,2、气体影响和供液不足 进泵油量小于理论上活塞上行让出的空间。,气体进泵或供液不足 降低泵效,充满系数（）,解决办法：井下气液分离器，供排协调； 增加泵吸入口压力，适当降低冲次,3、漏失影响 活塞与衬套间隙及凡尔和其
4、它连接部件间的漏失都会使实际排量减少。,（1）泵的漏失：活塞与衬套的间隙漏失、游动凡尔漏失，固定凡尔漏失都会使从泵内排出的油量减少。 （2）其它部分的漏失包括油管丝扣、泵的连接部分及泄油器密封不严等都会降低泵效。,（三）系统效率：,交替作用在活塞与固定凡尔上的液柱载荷大,综合各种因素，抽油机机采井机采系统效率一般不高于40%。,所需使用的抽油杆的承载能力增加 抽油杆重量大 以至抽油机的悬点负荷大平衡、功耗 抽油杆及油管的弹性伸缩所产生的冲程损失加大 活塞上下压力差增加漏失 气体压缩、供液不足 气体压缩比大 降低泵效、增加能耗。,（四）抽油机,抽油机的研究方向： 1、动力-往复运动原理： 曲柄连
5、杆机构 链悬点机构 磨擦换向机构 直线电机 电机换向 2、平衡原理： 往复运动电机功率平衡-扭矩平衡-负荷平衡。 问题：悬点载荷在周期性或不规则的变化-与平衡重的不变性。 电机-电路的适应性。 3、减速调速、控制原理： 减速箱-电路-电机特性的改进。 经济、节能、安全、方便原理。,（1）平衡改进,目前遥控遥测及自动控制方面与之配套的应用研究也在快速发展。 监测的主要内容为：悬点载荷、位移，电机电流、电功率，井口压力（回压、套压）、温度、动液面（泵口压力），以及红外探测光杆密封盒温度，现场音像等。,（2）方便操作遥控遥测及自动控制,对于含水比、气油比、产油量等，由于计量技术问题，目前主要在计量站
6、以分离器间歇式求产进行。计量方面，以前追求的是准确性，而对间歇式计量的代表性没有注意。实际上间歇式求产与连续生产过程的差别较大。主要用于控制、分析与处理的连续计量误差可以适当放大。 因此，以适当经济可靠的井口计量方式与遥测配套，取代计量站是研究的方向。,自动控制的主要内容为：悬点载荷（抽空控制）、光杆密封过热（防漏防喷）控制、井口回压（防漏）。 抽空控制，只以悬点载荷是不全面的，配合经济可靠的液面（泵口压力）测试及井口计量是研究的方向。 遥控的主要内容：抽油系统的异常以及现场作业情况等。,对于其它类型的采油系统，遥控遥测及自动控制与之类似。 与不断发展的机采系统相配套的，经济可靠的测试方法的研
7、究是遥控遥测及自动控制的关键。,存储式压力计改进点测,刹车控制,变频控制 自动间抽,（3-1）方便操作与节能,现有抽油机的进一步完善,无游梁抽油机 A。链条悬点机构： 电机变速箱 链条-链轮 链悬点 滑架平衡重 钢索-滑轮组 B。磨擦换向 电控变频变速磨擦换向平衡重 C。直线电机 电控变频直线电机-平衡重,（3-2）长冲程节能,（4）电机换向及控制系统改进的无游梁抽油机,长冲程，提高减速机效率。,防沉卡可用,常规管式泵结构： 常规杆式泵结构：,（五）抽油泵,三作用抽油泵,串联式抽油泵,长柱塞注采泵,阀式注采泵,强制机械阀式抽稠油泵,长柱塞防砂卡抽油泵,动筒式防砂卡抽油泵,动筒式杆式泵,斜井抽油
8、泵(弹簧凡尔),悬挂式抽油泵,有杆射流增压抽油泵,泄油脱接配套抽油泵,防腐抽油泵,防气锁抽油泵,抽油杆： 作用：动力、动作传递作用及承载作用。 特性：强度、弹性伸缩、自重、阻力。 类型：常规钢杆、连续抽油杆、钢索、玻璃钢杆、空心抽油杆。 油管： 作用：密封（保证油管内泵筒以上液柱与泵口以下及管外不同压力系统。管内高压流体不漏至管外）、挂泵、承载作用。 特性：强度、弹性伸缩、阻力。 类型：常规油管、连续油管、内涂油管、保温油管。,（六）抽油杆、油管及附件,常规抽油杆管的主要问题是：防蜡、防脱、防漏失、防偏磨。 清防蜡主要有： 电热空心杆、管外伴热电缆、尼龙刮蜡器、机械刮蜡器、磁防蜡器。 热洗井、
9、化学清防蜡。 涂层、复合油杆、油管- 防脱主要是油杆下行时，因液柱浮力作用， “中和点”以下杆柱交替受拉-压作用的问题。 防脱器、加重杆、操作规范。 连续油杆- 防漏失主要是油管丝扣问题。 操作规范。 连续油管- 防偏磨 扶正器。,油杆的承载压缩及油管的伸缩。 油管锚定。 抽油杆改性，主要是减载。 玻璃钢杆。 作业泄液等问题。 泄油器。 对于稠油、高凝油还有一个液阻问题。 热力、化学、渗水。,气体进泵： 气体影响，气锁降低泵效。一直以来以井下油气分离为目的-追求的是气锚（井下油气分离器）的高效。 但实际上，油管内液柱中如果混气，则可减轻液柱压力，起到气举的作用。 两工帽空心凡尔杆抽油泵泵； 附
10、加凡尔垫抽油泵。 （防砂、防气锁）,动力的井下平衡： 双作用泵、双排泵、三作用泵。 问题：压排-杆柱的压缩， 弯曲等机械问题及配套解决方案。,二、螺杆泵采油技术,螺杆泵抽油装置：井口驱动装置、抽油杆、井下螺杆泵。,理论上驱动扭距平衡无需附加平衡装置； 螺杆与泵筒为软密封，对气、液、砂、稠油等流体适应性强。,井口驱动装置-旋转运动； 抽油杆-动作及动力传递； 井下螺杆泵-旋转运动-腔室举升。,定子胶筒的磨损问题突出转、定子间的密封会因磨损而降低； 腔室举升，扭距液柱；胶筒承载、密封，旋转变型。 旋转传动抽油杆扭曲变型使杆管磨擦阻力增加。,三、电动潜油泵技术,特点高速离心作用，排量较大。 要求沉没
11、度适当较高。 特别适合于中高含水，油井产量相对较高的采油井。 如果油井出砂则泵损严重，同时受气体、原油粘度等影响也较严重。,结合潜油电泵和地面驱动螺杆泵的优点，输送介质范围广； 节电； 油管、杆柱无磨损；可用于斜井、水平井；可使用小直径油管；运行可靠、维修量小； 启动扭矩大，更加适合斜井、稠油井以及高含砂、高含气井的开采。,四、电动潜油螺杆泵技术,五、捞油车抽吸提捞采油,原理：抽吸提捞行程从井下抽吸至井口。,特点：车载式，大动力，大直径普通钢丝绳。现场移动方便，抽吸提捞载荷大。 对间歇式套管抽吸最为这适用。 局限性：（1）低液面的油管抽吸，抽子的设计存在问题； （2）大载荷的间歇抽吸，系统效率
12、低； （3）目前普遍存在的井口密封问题还没能解决； （4）智能化程度不高，需要人工操作。,现场应用：边远井的间歇式生产或试油作业。,发展方向：仍主要应用于边远井的间歇性采油或试油作业。 研究方向：（1）捞油抽子，要能适应不同液柱高度的抽吸提捞作业； （2）智能化。,第二章 自控循环抽吸采油技术,一、 自控循环抽吸原理,原理：小负荷、长行程、连续抽吸、工况智能判断，故障自动处理。,特点：智能控制，自动运行。,二、 自控循环抽吸理论研究,载荷分析,与抽油机机采类似，由于抽吸过程中，抽子的上下周期性运动，绞车载荷及输出功也呈周期性变化。,功率分析,抽吸绞车无机械平衡，在抽油系统的设计上，重点设计了变
13、速衡功及电路补偿，并利用绞车滚筒盘绳直径的变化使系统相对节能。,抽吸提升效率分析,（2）气体影响和供液不足的影响非常小。 智能控制：自控定载，智能间抽始终保证相同的液柱段高度。 存在气体压缩问题，但其最大压力为井口回压。,影响循环抽吸效率的主要因素：（与抽油机深井泵对比） （1）钢丝绳和油管柱的弹性伸缩影响小。 井底拉伸时的蓄能至井口排释放助排。 油管在抽吸过程中无伸缩。 钢丝绳井底加载伸长，井口排液收缩助排。无行程损失问题。 井口回压存在少量行程损失。井口回压只是抽子在井口换向时产生行程损失，但井口回压小，并且钢丝绳在井口时长度短。,（3）漏失影响是研究的重点。 井口至井底往复距离长动密封距
14、离长 油管内有节箍，油管内径不规则。 但作用在抽子上的液柱压力较小。,抽子密封是影响抽吸较率的关键,系统效率,因为智能控制： 自控定载，智能间抽。 因此： 抽吸负荷小，负荷变化幅度小。 地面动力部分绞车与抽油机比小得多，效率高。 同时弹性伸缩、气体影响、供液不足等问题不突出。,影响系统效率的主要因素： 井下抽子的漏失损耗、磨擦耗能。 此外，钢丝绳重能耗，井口密封磨擦功耗。 加重杆主要作用是抽子在井口下降时抵消井口密封磨阻存在设计合理性？,三、 自控电控系统及程序,（一）自控及电控原理,通过编码器与载荷传感器，适时感应抽子深度、抽子上下行过程以及钢丝绳载荷。 根据抽子深度以所处上下行过程以及钢丝
15、绳载荷，判断遇阻情况、液面深度、抽吸提升液柱高度等。 根据程控器程序设计以及设定的程序参数，并依据编码器与载荷传感器感应的参数，分析抽子运行过程及运行参数，通过变频器、电机及绞车实现抽吸提升的自动运行； 同时分析计算显示设置深度、抽吸循环深度、抽子当前深度、钢丝绳当前载荷、抽子运行速度、当前循环抽吸时间、当前循环抽吸举升液量等。,编码器 载荷传感器,程控器 设计程序,变频器 电机 绞车,（二）软件设计,1、运行参数： 第一类. 设备参数： （1）绞车滚筒直径R0，钢丝绳直径r； （2）钢丝绳许用最大载荷FM，滚筒最大允许盘绳量SM 。 第二类. 设置参数： （1）抽子最大下深SM。根据井况设定
16、； （2）绞车滚筒实际缠绳后最大直径Rm； （3）抽吸上限载荷Fm； （4）滑轮重，加重杆重，抽子重，磨擦阻力FZ， （5）传感器偏差，增益，绳重偏差； （6）钢丝绳密度d。 第三类. 程序参数： （1）转数； （2）时间； （3）载荷F； （4）程序内控制参数。,2、程序流程 ：,（1）通电开始，程序保留设备参数及上次设置参数，程序运行，参数刷新。等待旋纽信号。,（2）旋纽参数设置档，程序停止正常运行，进和回原点操作，回原点后，可通过触摸屏调整参数设定值。,（3）旋纽手动档，载荷传感器、编码器信号输入，并等待上行或下行按键信号。下行深度累加，上行深度累减。上下行过程中深度、载荷及时计算并在设
17、置最大及井口深度时提前减速至停机；超载即时停机。,（4）旋纽自动运行档，及时导入载荷传感器、编码器信号，并根据设定参数，先下行，即时显示深度、速度、载荷，分析判断液面、遇阻，过程控制及故障处理，累计下行时间。 正常下行至设计深度时，根据参数设置的运行过程，自动上行。同时显示深度、速度、载荷；分析判断遇阻，井口出液时抽子深度；过程控制及故障处理；累计上行时间。 当一个自动运行循环结束即抽子到井口时，即时计算一个循环抽吸过程中所用时间；每抽子产液量，折算日产液量等，并即时显示计算结果。然后程序又进入下一个自动循环抽吸的开始，并累计抽吸次数。 当自动下行液面深度达不到设计深度时，一个循环抽吸结束后等
18、液一个设置时间。再下一个抽吸循环开始。,四、 绞车及盘绳系统研究,（一）绞车及盘绳系统 原理分析：,钢丝或钢丝绳在滚筒上的均匀缠绕，主要影响因素： 出绳点； 钢丝绳在滚筒上的缠绕点； 分层缠绕，还存在一个由下层跳上层的出绳点控制； 滚筒直径大小要与钢丝绳绕曲度匹配。,1自然盘绳 2排绳器盘绳 3动出绳点或动滚筒盘绳盘绳,现有盘绳机构 1卷扬机或普通钢丝绳绞车 无排绳机构，钢丝绳为普通钢丝绳，绞车与载荷点保持适当距离以减小排绳挟角。现场主要依靠自然排绳。 2测井绞车 石油测井电缆绞车的盘绳机构相对较为复杂。一是电缆滚筒设计相对较大以尽可能减小电缆的绕曲度；二是盘绳系统一盘采用机械上排装置，主要包
19、括：盘绳摆动架、链轮、链条、手轮、计量装置连杆、钢丝绳、拉力弹簧等。 测井绞车盘绳仍需要人为控制，即在测过程中，需要人工不定时地操作摇摆架适时调整盘绳。,现有盘绳机构 3试井及清蜡绞车 现场使用的排丝器一般采用“来复杆排丝器”。 4线绳、电缆的排线原理 现场使用最多的是光杆排丝器与复杆排丝器。,现有盘绳机构 5捞油车的绞车及盘绳系统,捞油车使用的提捞绳一般大直径的普通钢丝绳。但由于其离井口距离近，抽吸提捞载荷大。所以采用了单丝杆排绳机构。 排绳器组成： 钢丝绳限位装置 接近开关及电磁阀 气支换向及取力装置。 特点： 盘绳器侧推力大，换向动作可靠。但要求有气压源，所以适用于车载。,（二）自控循环
20、抽吸采油绞车系统,自控循环抽吸采油绞车系统与捞油车相似，但有其特殊性： （1）为了有利于井口密封，所使用的钢丝绳为特殊单旋钢丝绳。钢丝绳绕曲系数低，不易弯曲；外层钢丝单旋，钢丝绳在滚筒上缠绕层叠时附着阻力低，易散绳与滑动。 （2）为了尽可能节能，要求连续、慢速、小液柱抽吸，以减小绞车载荷及电机功率。 因此，自控循环抽吸采油绞车系统设计： 一是采用大滚筒以匹配钢丝绳的绕曲度； 二是加装适当大侧推力的盘绳器； 三是减速箱减速比适当加大。,1、电机、减速及滚筒设计,（1）制动电机内部有停机自制动系统。但由于其为变频调速，启动时因变频后电压低，制动瓦不能松开，所以实际现场试验单接了一条工频线缆专用于制
21、动装置。 （2）机与减速机轴连接，简化了连接环节。 （3）减速机与滚筒为链轮链条连接，实现了电机与滚筒的定比同步。,与捞油绞车相似，采用了链轮定比取力，单丝杆驱动；以及行程开关限位机构。所不同的是： （1）钢丝绳限位器限位使用了行程开关，并将接近开关作为安全限位使用。 （2）梯形丝杆的正反转换向，采用了机床上常用的电磁离合器换向机构。,2、盘绳机构设计,五、 油管抽吸抽子及抽吸技术研究,（一）抽吸提升原理,1 . 抽子与油管的动密封 由于抽吸是从井底至井口，抽吸提升行程长，整个管柱的内径精度，特别是油管节箍存在28mm左右的间隙。抽子必需可变径以适应油管内径的变化，同时在过油管节箍时又要求有一
22、定的钢性不至于嵌入节箍间隙内。此外，变载问题：,2. 作用在抽子上的液柱压力： 加载在液面以下运行即抽子开始上行时有一个加载过程； 平缓抽子上行当油管内液面高于油套环空液面时，因为漏失及气体的压缩，作用在抽子上的液柱压力有一个缓慢变化的过程； 减载油管内液柱至井口后，由于井口排液，作用在抽子上的液柱压力快速降低。,（二）油管抽吸抽子研究,1、杆式抽子 杆式抽子的结构是承载为中心杆及密封座一体式，密封软体为单独的活动筒。目前最先进的是美式“千次抽”,关键技术是密封软体胶筒内加钢丝 胶筒内加钢丝，虽防止了过油管节箍的内嵌卡抽，但同时在低液柱压力下，存在密封不能胀开与油管起不到密封的问题。,该抽子在
23、试油大液柱压力时使用效果较好，密封、耐磨、防卡。但是存在至命弱点，抽子必需快速加载。而抽吸过程当抽子在液面以上加载时是一个不断加载的过程。 现场使用时一般采用快速抽吸法，但快速抽吸提升需要非常大的功率。,（1）无泵采油抽子：,动密封为金属件与油管的密封，磨擦系数小，且密封活塞体为可变形的金属片，有利于过油管节箍。但设计还不成熟：金属片间密封为“Z”字结构，过节箍易卡。且“Z”字型缝隙漏失严重。,（2）软筒杆式抽子,2、筒式抽子,筒式抽子的结构是承载为中心管，凡尔凡尔座结构。 其由上悬挂及出油孔、中心管、下凡尔凡尔座及下悬挂、中间胶筒及限位四部分组成。,自行设计的筒式抽子,（1）利用标准抽油泵活
24、塞底阀及顶部悬挂，减小了加工成本，并提高了活动静密封精度； （2）胶筒有上下限位，使胶筒不至于在管内开口卡抽。,六 、井口密封技术研究,（一）往复运动密封技术概况,井下抽子与油管以及井口钢丝绳与防喷盒皆属往复运动密封。往复运动密封要研究的问题： （1）精密加工保证表面的光洁度； （2）同心无震动； （3）在密封件对硬质杆体的不光滑及震动的适应性即复合软密封。,往复运动密封通常使用的形式主要有四种： （1）精密硬质，活塞缸套形式。如汽车发动机用活塞活塞环、与缸套密封，附加润滑油系统；深井抽油泵采用活塞与泵筒硬质密封。 （2）低精度硬质杆或有径向震动的活塞通过软体密封件与固定密封套之间的密封，如抽
25、油机井口、柱塞泵、液缸气缸等多为硬柱塞或杆与密封填料或软体密封件的密封。 （3）测井钢绳密封主要采用：注脂密封。适用于短时间的间断密封。 （4）自密封，即把密封件设计成下承压结构，当密封压力高时，密封件与钢杆或钢绳之间的正压力升高。因此，可适应变压变磨阻作用。,（二）旋转密封原理,对于循环抽吸采油井口密封，研究过程中，首选的是钢丝，钢丝井口密封有成熟技术，在第一次试验时发现钢丝承载能力低，发生断丝问题；后经过试验及研究选用了特殊加工的单旋钢丝绳。通过自主研发了旋转密封防喷盒在原理上实现了密封减磨阻磨损作用。,旋转密封就是将特殊单旋钢丝绳相对于密封件的变形往复运动，通过上密封盒的旋转分解为上密封
26、件的定形往复运动与上密封盒相对于下密封盒的定型旋转运动两种形式。 密封分为往复运动密封与旋转密封两部分。 往复运动密封件随钢丝绳外层型状相对成螺旋式往复滑动。由于钢丝绳外层为单旋，其横断面为相同形状，只是角度单旋周期性变化而已。 因此，密封件在旋转过程中，外型不变，与常规抽油机光杆密封原理类似，密封磨损小，阻力小。旋转运动为上密封盒相对于下密封盒的定型旋转密封，同样磨损小，磨阻小。,（三）旋转密封结构,该密封装置为内旋转并设计有自封及两个卸油口，有一定的先进性。,（一）试验过程及技术改进 三次试制，三次实验。三次改进,七、 综合评价,（二）综合评价,1、自控电控系统 A实现了自动运行，手动调试
27、，参数设置三档位开关转换； B实现了自动运行过程中的“慢速加速高速减速”下行，至液面以下设计深度“慢速加速高速减速”上行，以及运行过程中的卡点判断，液面判断，自动解卡动作设置等。 C自动控制系统硬件方面采用了：载荷传感，速度、深度传感，PLC程控器，触摸屏，变频器，以及相应的电控箱，操作按纽、电源开关、信号电原，制动电阻等。 D软件部分编写并现场调试了相关的PLC程序及触摸屏程序。,2、油管抽子抽吸技术 研究了抽吸提升原理，研究了抽吸提升过程控制与抽子性能的匹配关系，研发了“软、硬复合型”抽子，特点是： A软密封节采用上端口倾斜可动及内硬衬设计，作用是上行时可在低压下密封，并在高压下不增加阻力
28、，下行时倾斜角加大，阻力大幅度降低； B硬密封节与常规试油抽子相似，适当加大间隙以防止下行遇阻，并采用上端口倾斜及内空腔自密封设计，即高压下自密封，压力越大，密封越严。 C为了减少阻力及耐磨，材料选用适当硬度的聚氨脂橡胶并配以相应的填料。,3、绞车、盘绳及井口密封系统 1研究了绞车盘绳原理，研发了单丝杆电磁离合换向排绳器； 2研究了钢丝绳井口密封原理，采用特殊单旋钢丝绳，研发了旋转密封盒。 4、整机协调配套技术 该项目，前后试制了三台样机并进行现场试验与调试。基本上实现了开题设计要求。整机自控、电控、绞机、盘绳、机架、井口、绳丝绳及井下抽子等系统配填充协调。,（三）存在问题及下一步研究方向,1
29、。存在问题 A设备机加工相对粗造，如果现场推广，设备还需要进一步完善。 B部分理论研究未能现场实验。如井下抽子的稳定性未能按理想设计试制与试验；程序虽又进行了进一步完善，但未实验。,2。具体设计参数 A。与常规游梁式抽油机对比 抽吸液面深度1000m，抽吸液柱高度21/2“油管/350m，31/2“油管/200m最大液柱载荷1000kg，平均上下行速度50m/min，日排液30m3，电机功率7.5kw。 相当于44mm泵，泵深1350m，沉没度350m，冲程3m，冲次6次/min，泵效70%（常规抽油机井因油杆伸缩难实现），最大液柱载荷1500kg，8型抽油机，电机功率18kw。,B。设备选型
30、,第三章 智能精确平衡长冲程无游梁抽油机,智能：1、自动调冲次及间抽时间，实现供排平衡 2、自动定位启停抽油机，防卡 3、求产测试，遥控遥测 关键技术井下资料无线上传。 节能：4、精确平衡 关键技术精确定位大纽距无级变速。 5、长冲程 关键技术绳杆连接。 安全：6、安全稳定，方便维护作业 平衡重下潜。,半潜式长冲程无游梁抽油机采用井口软绳地面密封，实现了塔架半潜，降低了地面设备高度提高了稳定度，加大了抽油机与井口的距离，节约了塔架成本，方便了维护作业；实现了长冲程及超长冲程的开拓。该技术特别适合油田高产深井和稠油井的开采。,一、半潜式长冲程无游梁抽油机原理及应用,（一）技术概况,半潜式长冲程无
31、游梁抽油机由自控电控系统、电机变速减速系统、转动系统、平衡系统、密封系统、辅助机构六部分组成。,主要结构,（二）结构及原理,1、井口滑轮及密封盒；2、钢丝绳密封筒；3、纲丝绳滑轮组；4、钢丝绳卡接头及载荷转感器；5、塔架及塔架盒；6、编码器、传动链轮与链条、链条定接头； 7、电机、变速器、减速器；8、自控电控柜；9、机架潜坑；10、平衡重及动平衡液箱；11、进排水管活动通道；12、静平衡液箱；13、平衡液管；14、基础；15、定位支架；16、钢丝绳。,1。自控电控根据编码器、载荷传感器、限位传感器以及人工设定参数实现变频换向、调冲程、调冲次、超行程及过载限位、变速平衡微调及操作控制。 2。电机
32、变速减速系统实现电机减速，低速大纽距输出确保正常情况下的抽油工作，电机变速装置初调电机与杆泵及平衡重的匹配，同时实现抽油机在安装调试过程中超低速超载运行。,工作原理,3。传动系统链轮、链条及单接头，实现电机正反转过程中，无论是平衡重或井口载荷中的那一项超重皆能拖动正常运行。钢丝绳、滑轮组起到平衡重与井下杆泵系统的单倍、两倍、三倍行程的运行从而实现机架的移位及高度的降低等作用。 4。平衡系统设计有固定平衡基重即平衡箱体重与平衡块重，平衡块重可人工增减；以及液箱变平衡系统，实现抽油过程中从下止点到上止点的变平衡作用。 5。密封系统，井口软钢丝绳与地面密封管配套实现井口的液缸式软活塞密封，从而降低抽
33、油机高度。,正常情况：电动机通过变速器带动齿轮减速器，减速后链轮输出作周期性的正反向转动、通过链条带动平衡箱做上下受迫运行。再通过钢丝绳及滑轮系统带动井下抽油杆泵上行或以自重减平衡重自行下行。从而实现井下杆泵活塞的往复运动及抽油的功能。 特殊情况：作业调整等可以通过变速调档单起平衡重或强提井下杆泵活塞。,工作原理,（三）技术特点,无游梁长冲程适应大泵深井及稠油井采油； 半潜式降低机架高度，抽油机安全、稳定； 变平衡及变频调速实现抽油机正常抽油时的近全平衡； 变速调速实现抽油机调试作业时的低速超载运行。,（四）技术参数,（五）电机运行规律,半潜式长冲程无游梁抽油机电机的运动是通过程控机及变频器按
34、传感参数及人工设定参数程控运行：上、下止点附近存在加减速度，过载降载减加速度。电机输出功率在上、下止点渐减、渐加，其余位置近恒功率输出。,（六）作业调试,1。调整平衡 抽油机工作状态的好坏主要看平衡度的高低，平衡度高是延长抽油机使用寿命的关键环节，平衡重调整适当使两绳张力差为最小，此时，减速器所需输出扭矩最小。 采用测试悬点载荷与平衡基重、加液重注排液行程及液重调整平衡，使上、下行功率近乎相等，一般最大差值不超过5%即可。 平衡基重及变重（液箱充排液重）理论重量计算公式为： 式中：为井下液柱重量，KN；为井下杆柱重量，KN；Q1为平衡箱基本重量，KN；Q2为平衡箱最大排液重，KN。,2。 修井
35、、调防冲距作业 半潜式长冲程无游梁抽油机电机与井口距离为冲程距离加附件余量，离井口距离远。修井作业时，无须让位，只是须要在超低速下反复两至三次收绳操作至井下绳杆接头露出井口后进行卸绳起杆作业； 调防冲距只须一至两次收放绳操作及调整密封活塞位置即可。,3。故障处理 半潜式长冲程无游梁抽油机在运转过程中，由于井下原因可能会发生一定的故障，其常见可能发生的故障、原因和具体的排除方法：,（七）推广使用前景,1、节能，电机功率只有常规抽油机的1/3，运行能耗也只相当常规抽油机的1/2以下且可实现智能间抽。 2、适用于大泵深井及稠油井采油。 3、机架高度比目前国内无游梁抽油机低一半，抽油机安全、稳定； 4、变平衡及变频调速实现抽油机正常抽油时的近全平衡； 变速调速实现抽油机调试作业时的低速超载运行，可大幅度降低抽油机电机功率选型。 因此，该项目具有广泛推广与使用的价值。,