国外石油机械第6卷第2期采油机械新发展曹振发译(大庆石油管理局采油四厂工程技术大队)摘要,本文主要介绍游梁式抽油机泵和螺杆泵的先进技术,,。、。游梁式抽油机方面有抽,:油杆与泵井下液面测量仪空抽控制器机械效率监测器和测量系统泵的防砂装置近井孔地面共用动力机节能,,,在螺杆泵方面有、、3家公司推出新的传动杆导向器新式油管固定器长20,,传动杆变频驱动泵体短排量大多头螺杆泵和主题词1多家公司联合研究的开发项目。螺杆泵抽油机采油设备机械采油梁式泵的发展用游梁式抽油机有杆泵抽汲井底、冲程上止点液体是最普的机械采油方式也是油田产量递减阶段的主要设备对这类设备重点是改善机械效率在这方面有10家公司介绍以下15种新产品1,,。。叱球1碳纤维抽油杆。Amoc公司已经开发出一种标准。的碳纤维抽油杆。这种新产品用先进的,碳纤维合成技术制成其特点是提高抽油杆的性能抽油杆被命名为带状抽油“”,杆是一种缠绕在圆盘上的连续带状。杆代替接头式抽油杆但在带状杆的下面必须安装与带状杆规格相同的若干玻,璃纤维抽油杆或钢做抽油杆以便促进带状杆下行应避免压迫带状杆该公司的碳纤维抽油杆已经在井中使用1,,。图1Eirch2英尺抽油机传动示意图牌冲程1(电机在机座内不可见)。2新式抽油机年美国加利福尼亚州的世界石油特刊一篇文章已经报导了一种新式抽油机现在,。,。1989,这种抽油机已经在市场上出售并在许多井上使用(1)(2)它比常规游梁式抽油机先进原因是:,抽油机的基本安装成本低运转成本也低抽油机的质量(重量)轻抽油杆的拉力小,,;,;(3)全部齿轮传动不用井场组装、图1是这种齿轮传动。14英寸抽油机工作原理示意图示意图上显示抽油杆安装在一个,。—井场整体就位易于维修。,。有活节的平衡臂最高点上当配重平衡块旋转活节上的这个点朝下作直线运动接点的正下方当平衡臂旋转到水平位置时将产生最大平衡力。,井口就在连电机安在主齿轮变速箱机座1年5月。996展采油机械新发内图中不可见,。,工作中在变速箱另一侧的平衡臂由穿过齿轮箱的轴连接并由短轴连接第二个可装平衡块的臂当臂旋转两个小齿轮(其中一个不可见)围绕主固定齿轮旋转带动第二个可装平衡块的臂旋转这样使抽油杆作上下垂直运动利号是4715240),,,,。该公司已经向美国国内和国际申请了专利(美国专。两项专利是齿轮与连接传动c抽油机与常规h下表是新式rEi114一119一6型抽油机的比较8Erieh;蔺几犷一一丈贬一遇遇所需动力(马力)最大功率(扭矩英寸一磅)最大光杆负荷(磅)1新式机常规机201075,155735:3899356648668403液位器e得克萨斯州的Sya申请专利说1公司推出一种能显示油管套管液面位置的仪器。,。、。仪器的原理是用氮。脉冲波对井底液面产生的反射来计算井中液体的位置用反射来计算井管中液体的深度:“Saye这种仪器不需要调整仪器安装就位简单、”用一个井底脉冲即可求出井下液位。。该公司声称这种仪器是一种经济的数字显示液位的仪器4电机性能监测仪meter得克萨斯州cEho的多功能仪器。牌测距仪是测量井内液面的装置,。现发展到可探测电机动力输出。探测器是用夹子夹住两根导线测量出电机的电流和三根导线的电压、。这种方、法分析动力输出的技术简单该方法分析抽油机上下冲程的扭矩无用功耗电的月成本探测电机的低负荷超负荷和电机的升温负荷这种探测器不仅可以获得动力功率而且可以获得电机的电流数据这种数据分析抽油机的性能时很有用,、,。用探测器的程序计算平衡块距离位置的变更使抽油机保持平衡而后管理人员按仪器计。算的平衡块位置正确地调整平衡块不用知道现在配重的位置或抽油机的数据1,。5游梁式抽油机的自动控制ghl得克萨斯州米德兰的iH;;and公司生产名叫油井管理者自动控制器。,“”。它的功能有控,:制空抽提供井下泵示功图电机监测与曲线显示积分法来计算泵的空抽。当泵出现空抽时这种仪器用示功图的部分。允许简单地选择使用计算的井下示功图确定正确的示功图不需要。用地面数据解释井下示功图图2标的是自动控制器安装在抽油机上的位置图16抽油机管理者““”Hi“hglan公司在油井管理者d,”的基础上又发展出一种新型改进式管井者自动控制器名叫:、”Rotaflex。(机型名为长冲程低冲速抽油机)xe以往的Rotafl于一抽油机空抽控制器呀、需要安装在笨重的悬绳器卡子上来测光杆负荷不能充分地发挥控制器的作用而这种新式控制器使用的是。,图2“油井管理者的各传感器安装位置图”立力变形压力计固定在抽油机的结,国外石油机械第”卷第期2构中用非活动式绳索安装安全性能高,,,。“管井者利用标准的”,Roetaflx冲程速度监测器与示,功图的部分积分分析计算可能的抽汲量以测得部分卡泵故障控制抽油机停机1。“管井者也能监测控制抽油机慢速与低速甚至可,。7游梁式抽油机控制器anHighld公司提供了一种游梁式抽油机控制系统可以用作电机控制及泵空抽控制对。,,电机与抽油机起保护作用该装置中装有电机启动器使用标准电压对电机保护0,。在程序控制。下使管理人员用键盘检索24多个数据中的任何一个并在屏幕上显示出来,、。,。该控制器监测电机三相电流对电机故障超负荷和电路中的电压不平衡起调整作用控制器还能显示抽油机的失衡现象对于空抽问题控制器用抽油杆负荷及抽油杆的状态计算泵的空抽如果任何一种逆反现象发生控制器可以自动关闭抽油机控制系统中的电脑可以储;存抽油机30天为一个运转周期的数据资料包括光杆上止点负荷示功图井的资料数据等,,。。,,。LS廉价空抽控制器“”得克萨斯州米德兰提供一种成本低(被称之为经济者田摊是机械采油井平均每口井日产量约,,,)用于边缘井的控制器。美国的油,,3桶油是低产井如果这种控制器价格便宜易安装。。操作简单许多低产井安装这种空抽控制器是很有益处的控制器的一半,“经济者的优点是,”:(1)价格是其它6;(2)安装又快又简便不需要电源电机速度传感器及曲柄位置传感器消除了光(3)容易检查。杆负荷传感信号和导线数据信号混在一起的毛病;,通过一个键盘可进行。种检查输入液晶显示用一个手提式计算机和无线电话即可完成查询传输信息19井下逻辑空抽控制器alNba公司已经使用他们自已发明的泵功率监测卡与。。,Roobicn变频驱动电机控制整个,。,游梁式抽油机的运转代替泵空抽时关掉抽油机在变频驱动技术控制下泵速自动可变使泵在逻辑控制器控制下保持满液量抽汲运转速度不出现空抽现象无需检查、普通式空抽控制器需要监测泵与液面产生的不规则撞击现象来确.定泵的空抽而逻辑空抽控制器是井,尸[“%弄下_供液盆周期!井下匆80%预计可抽(泵标准速)泵的抽极t超过并底来极能力二哄液不足时泵速减慢,周期’下泵空抽监测的心脏。“”。图,3显示的抽彼能力时泵速加快是泵示功图样板当井底采液量超过泵的抽汲能力则泵速增加井底采液量少于预定量则泵速减小。图3Nalba可变速控制系统的示功图,可变速的泵能适应很多抽油机井在正常条件下如果泵的连续速度大于初始速度则可抽出更多的油。用正常的方法,。质被抽出(如砂粒)连续抽汲最好固应连续抽汲,—停抽是非常合理的泵下井次数过多无益如果井中有固体物。,。另外热井和高倾点原油井停抽时间过长液流不畅会凝。,,,这种空抽控制的优点是抽油机检修成本相当低这是由于泵速很慢磨损很小装这种控制系统的抽油机井下冲程慢而上冲程快增加产液量避免抽油杆故障L,,,。,。01游梁式抽油机调速驱动装置N俄克拉荷马州的一家公司声称他们已经成功地推出一种用于调整,。,baNalla和Det一X两al种型号抽油机驱动速度的装置有效地控制泵的空抽间题如前所述这样一X。ba系统和、Delat的功能是用地面给定的示功图显示空抽现象这种装置申请专利在于能增加产量减少抽年、月采油机械新发展。油杆拉力在含砂井中变速良好和先进的启停控制功能滤砂膜e休斯顿的。。公司开发出一种叫“”由合成材料制成的井下泵防砂膜可预,,防杆式泵的砂危害极大的保护作用图作用。这种膜直接装在固定凡尔和过滤器上防止砂进入泵对活塞与缸筒起到。,4表示的是一种复合式接头,,上部是该装置连接到固定凡,,尔上的顶部螺纹下部剖示图显示的是由弹簧控制的球起旁通当卡头堵塞球的上下面形成不同的压差若压力超过弹簧,,。连接固定凡尔螺纹所预定的力旁通打开泵进行连续生产状态,当这种装置的指示,器第一次显示阻塞时管理人员有时间处理阻塞间题不需长时间关井停产。5微米孔一个接一个精如果需要厂家能制造出孔小于1,、、确的不锈钢膜过滤器,。5微米然而工业上已经计算出孔在50~7。的膜就能起到最佳过滤作用不锈钢膜过滤器在井下实际应用1时穿透过滤器的压降下降不到动力泵旁安装Pu磅/英寸。2。过滤膜用于液压泵设备中可以起清洁动力液作用mpGard。方法是在卡用它过滤,、,此过滤膜的第二个功能。是用螺纹把泵和封隔器连到总成上增加预防功能,膜的第三个,。烈..合成过德器卡盘功能是把它连到活塞泵尾部用螺纹连接到固定凡尔总成上在固定凡尔的带动下工作使活塞泵也能适应含砂井的抽汲作业1…………12nPumPGard的反清洗PuSert,公司研制出对杆式泵及、mpGard口装置的自动反清。洗技术由泵内的液体逆流冲洗清除泵当穿过PumpG。处颗粒杂质或砂子以,负荷旁通弹黄及PumpGard不锈钢过滤筒(不是复合卡头)外缘的残质,rd装置压力超过传感器弹簧的承压时仅清a,,。洗系统自动动作,如前所述旁通阀打开这样引导活塞杆动作活5塞杆向上托起固定凡尔球启开见图滤膜将预想中的杂质冲到井管中,,。清洗液从泵中流下冲洗过。而后卡头在不同的压力作用图4下回动凡尔再次自动回位泵继续正常抽汲L合成材料砂过池器与控制旁通弹资位t剖示图31盘根渗漏收集器Ha得克萨斯州的,ber和Borerg两人发明一种不污染环境蓄集采油树盘根渗漏的装置该,。装置把从盘根中渗漏出的物质全部收集在盒内杜绝渗漏污染环境(见图集满微动开关动作关掉抽油机或给控制中心发一个遥控报警信号后再次自动启动抽油机L,。6)。若渗漏的液体收,。当装置内的液体被处置41测力传感器、、、休伯牌流量控制测力传感器简单坚固经济维修人员可用来检查抽油机井的毛病种显示器是一种完全自动装置无须输入动力的传感器。,。该,。它的动力来自于液压传感器装在悬,、。。绳器与光杆卡子之间或装在悬绳器与杆旋转器之间传感器连接一个圆形刻度表显示器从显示器上可以直接看出泵与液面撞击力及光杆负荷因此很容易求出最大最小光杆负荷,以几国外石油机械第卷第期2次出现的冲击为依据维修人员可以从光杆负荷上迅速诊断出井的问题L。、泵固定凡尔15双井节能驱动,。这是一个与平常木同的装置仅仅是当两台游梁式抽油机很靠近的条件下此装置才能节能达40%的液压马达,。Sub国际海洋公司与德雷口活动活塞杆瑟工业的凯格附属公司已经在一油田试验两,井安装容易变速,,液马达驱动链轮按顺时针旋转与逆时针旋转链轮。旋转带动滚动链条链条连接两口井的抽油杆这样一个液马达带动两,,清洗启动器口井的抽油杆交替运动。,即一口井抽油杆上行另一口井抽油杆下行两口井的抽油杆重量相对平。衡动力消耗仅限于克服摩擦负荷和升举液体负荷台上带动两口井井间距,、,,设想将这种驱动作为延长海上井的使用寿命而装在石油平5~。0英尺2,。井距很近很适于发挥其,,动力的潜力节能是很明显的染2。两口井共用一个动力机的主要优点就是耗能低减少安装投资费用增加安全系数改善环境污不锈钢膜过滤器螺杆泵的发展井下的螺杆泵由一个外定子内转子组成、。转子由杆连接到、地面的电机上面辅助设备.21。螺杆泵对井的条件适应性强经济不需要其它地6、。这里介绍的是三家开发公司推出的Hu种先进技术。传动杆导向器由JM,ber推出一种新的旋转杆导向器减少由于机械。,清洗压力传感器摩擦和液体摩擦阻力产生的压降与扭力成该定子并不与转动杆相连接,。导向器的定子由两块组,,。三凸缘定子保持静止状态而转发图5:、。子(即内套)旋转转动机构与转动杆连接在定子内自由旋转明人申请的这种导向器的专利保护范围是压降低扭力低消除了转子和定子粘锁到一块的可能性量的聚乙稀材料制成2后者不锈钢膜砂过滤器与str。导向器是由超高分子重en。自动反冲洗系统锥形塞。2ghi右旋安装的固定器na,Hi。d设计出一种预防油管松脱的有效装人工调整孔、。置该装置适用于某些螺杆泵设计特别的固定器是右旋安装利用偏心反扭力把油管套管固定23大排盆螺杆泵。一般认为螺杆泵是一种低排量设备aln然而,High-d生产的0桶。Rotlaitf2,牌螺杆泵系列根据其举升高度0宙每日抽液能力在4,0一3,00桶之间甚至高达,。0如果不超出使用范围该螺杆泵耗能低螺杆泵连续传动杆nad、24Highl图6。Huebr牌抽油杆盘根渗漏蓄油无污染装里现已提供一种螺杆泵圆形连续传动杆以往提供的长传动杆通常是半椭圆1995年6月采油机械新发展。形造成更多的油管与传动杆表面磨损问题由于螺杆泵的适用性增加了圆形连续长传动杆也得到了发展;,,、。这种长传动杆适合螺杆泵拉力传递输送;;;。;长传动杆的优点包括无接头重量。:轻该传动杆与油管的磨损小液流阻力小旋转振动小动力能耗低25Highl螺杆泵变频驱动and设计出一种可变频驱动特别适用于螺杆泵的动力机,、。变频驱动易变速使用这。,种动力机容易按井实际产量调整泵速不需要液压驱动或更换皮带轮来调整泵速26多头螺杆泵、。路易斯安那州的美国泵业公司提供单头多头的成套螺杆泵及地面变速系统与井下安装服务作业这种多头螺杆泵不但泵体短而且效率高,800。。美国已经生产出在所要求的挂泵深度条,200件下日抽液量超过桶的多头螺杆泵下表是挂泵深:英尺日排量、20,0桶液体的单头转子与多头转子螺杆泵泵体长度比较}~万卜犷一一一一里定子外径(英寸)定子长度(英尺)类)单头转子82喇一}多头转子H喇一}这种泵的地面驱动电机是筒直接或直角传动,、。10马力5。这种动力机可适用于实心或空心套制造厂家声称,单头转子双腔定子四头转子五头定子这种电机的轴装有正制动系统安全制动性能好能极佳地控制转子从零到全速旋转。厂家还提供易变速变,,。、频驱动控制系统泵空抽控制器平稳启动和扭力限制器已上所有控制器全由计算机操纵控制图2。单头螺杆泵剖面图图7多头螺杆泵剖面图螺杆泵剖面77是单头与多螺杆泵剖面图螺杆泵研究。加拿大的卡尔加里工程研究中心设立的螺杆泵研究项目包括螺杆泵设计筛选泵性能泵的使用寿命1:;;。有20家公司目前进行研究试验到,,1993;年底第一期主要研究成果有,:研制出一种新的程序用于螺杆泵设计和分析根据收集的矿场试验结果进行软件预测;。234、;研制出便携式载荷及液体监测装置以改善诊断能力在4019940多个泵上进行泵性能数据记录收集从。1,00多个泵的数据中验证螺杆泵的摩,擦力负荷与效率得到提高及改善从123年初进行的第二期研究项目包括,、:在螺杆泵上安装试验一种多功能装置对泵的多种参数进行试验;在多处油田不同的地层条件下对多项定子弹性材料数据进行试验;研制高质量的辅助软件。译自《WORLD来稿日期1994OIL》19944著者JamesFLea等一12一26本文编辑刘至君