下偏杠铃式抽油机在煤层气开采中的应用

梁志波

（大庆油田装备制造集团，黑龙江大庆163411）

下偏杠铃式抽油机在煤层气开采中的应用

梁志波

（大庆油田装备制造集团，黑龙江大庆163411）

近年来国家陆续出台了关于煤层气开采、应用的有关鼓励政策和办法，因此煤层气的开发技术具有非常广泛的前景和实际意义。文中介绍了下偏杠铃式抽油机在煤层气开采过程中的应用和相关技术性能。

抽油机；煤层气；应用

0 引言

煤炭资源在我国的储量十分丰富，但是目前我国煤层气的勘探、开发和应用水平还处在初期阶段。为缓解我国能源需求量逐年增大，能源相对紧缺的实际状况，国家陆续出台了关于煤层气开采、应用的有关鼓励政策和办法，将煤层气产业努力发展成为一项重要的新兴能源产业，因此煤层气的开发技术具有非常广泛的前景和实际意义。煤层气是指在煤层中以吸附在煤基质颗粒表面为主，部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生资源，属于一种非常规天然气，主要成分是甲烷（>90%），还有少量的N2、CO2及H2S气体。煤层气又俗称“瓦斯”，根据煤层气井开采前后产液量变化范围大、载荷较小的特点，本文采用了下偏杠铃式抽油机作为煤层气开采的地面采油机械设备。

1 抽油机在煤层气开采中的特点和应用

煤层气开采原理：煤层气开采是通过抽汲煤层承压水，降低压力至解吸压力以下，使煤层中存在的甲烷（CH4）气体释放出来。煤层气的开采，不但要保证在短期内将储气层压力降低至解吸压力以下，使储气层尽快产气，同时又要保证其压力平稳下降，以防煤层中的颗粒移动，破坏储气层，影响煤层气的产量。煤层气的产出机理即“排水→降压→解析→扩散→渗流”，一般情况下现场使用抽油机来实现排采煤层气中的水，潜油电泵和螺杆泵也曾经试验过，但因其排量和寿命等问题较少应用，因此抽油机作为地面开采的动力传动装置在煤层气开采中发挥了巨大的作用。一直以来，抽油机是作为采油装备进行应用的，在煤层气开采中抽油机的应用才刚刚起步，还没有形成自己完善的体系。煤层气专用排采系统的开发，对抽油机市场的开发又提供了一个广阔的发展空间，抽油机下泵深度大，冲程、冲次等调节范围大，结构简单、使用寿命长等特点完全适用于煤层气排采的需要，具有广阔的发展前景。

2 下偏杠铃式抽油机的相关技术性能

由于中国煤层气田“三低一高”的特点，即低压（压力系数小于0.8）、低饱和度（小于70%）、低渗透率、含气量高的特点，决定了开采煤层气的难度大。由于煤层相对较浅（通常在1 000 m以内），气体载荷较轻，并且煤层气开抽时负荷较大，随着煤层气的不断开采，负荷逐渐降低，因此在煤层气开采中可采用5型或6型复合平衡方式的下偏杠铃抽油机，电机可采用8极调速电机（输出转速68～680 r·min-1），通过改变调速电机输出转速（68～680 r· min-1）使抽油机实现1～8冲次无级调整，保证煤层气液面平稳降低，提高抽油机的生产效率。

下偏杠铃式抽油机的结构设计是从常规游梁式抽油机发展而来的，其利用变矩原理在抽油机游梁尾部增加了一个下偏杠铃，这种设计结构不但继承了常规游梁式抽油机结构简单、维修方便和结实耐用等优点，还改善了抽油机的平衡力，使减速器和电机的扭矩有所下降，具有良好的节电效果。同时，减速器低冲提油润滑装置的应用，不但保证了减速器在低速运转时各齿轮和轴承能够得到有效充分的润滑，延长了减速器的使用寿命，而且提高了抽油机整机运转的平稳性。

1）下偏杠铃式抽油机结构简图（如图1）。

图1 下偏杠铃式抽油机结构简图

图2 减速器低冲提油润滑装置

2）减速器低冲提油润滑装置（如图2）。

3）下偏杠铃式抽油机型号及相关技术参数（表1）。

表1 下偏杠铃式抽油机型号及相关技术参数

3 下偏杠铃式抽油机在现场的应用情况

PCYJY6-2.5-18HF和PCYJY5-2.1-13HF这两种下偏杠铃式抽油机经过在山西煤层气田现场试验，效果良好，抽油机整机运转平稳，达到了设计的功能参数及要求，抽油机节能效果明显，综合节电率达到22%以上，能够满足用户的使用条件和要求。

4 结语

中国的煤炭资源丰富，煤层气资源量为36.8万亿m3，位居世界第三，是美国煤层气储量的3倍，因此中国煤层气的开发潜力十分巨大。煤层气的开发能极大地提高和改善经济效益和社会效益：不但使煤矿的开采更加安全，而且对环境的保护，新能源的开发都有着积极的作用。开发和利用煤层气是时代发展和进步的必然趋势，围绕着煤层气将形成一个大的产业规模和产业链条。同时，因为煤层气排采系统及其相关设备的开发符合煤层气井排水采气的需要，这对抽油机的市场开发又提供了一个可靠的发展空间，抽油机的下泵深度大，冲程、冲次等调节范围大、结构简单、使用寿命长等特点完全适用于煤层气排采的需要。随着抽油机在煤层气开采中的应用和不断改进，将逐步形成自己的系列化，并具有广阔的发展空间。

［1］ 赵庆波．煤层气地质与勘探技术［M］.北京：石油工业出版社，1999.

［2］ 牛文杰．煤层气井有杆排采系统悬点动载荷计算［J］.煤田地质与勘探，2011，39（1）：24-27.

［3］ 刘景涛．游梁式抽油机在煤层气开采中的应用与改进［J］.中国煤层气，2007，4（1）：37-39.

（编辑：立 明）

TE 933

B

1002－2333（2014）04－0212－02

梁志波（1981—），男，工程师，主要从事石油机械产品的质量管理工作。

2013-12-11