抽油机超越离合器在安塞油田应用效果分析

2015-11-02张波长庆油田分公司第一采油厂

石油石化节能 2015年9期

张波（长庆油田分公司第一采油厂）

抽油机超越离合器在安塞油田应用效果分析

张波（长庆油田分公司第一采油厂）

在油田开采过程中随着井下生产状况的变化，地面抽油机的运行也存在动态不平衡，会造成电动机有“倒发电”的现象，不仅浪费电能且危害抽油机设备的使用寿命。因此，最大限度地改善抽油机平衡状况是解决抽油机电动机“倒发电”的唯一有效途径。通过在安塞油田现场试验安装抽油机超越离合器装置后，抽油机提高了系统效率、改变了油井油套压差值、消除了抽油机电动机“倒发电”现象。

抽油机系统效率超越离合器

目前油田的游梁式抽油机一般采用曲柄平衡方式，曲柄平衡装置产生的平衡力矩是按照固定的正弦曲线规律变化的，与抽油机悬点载荷形成的力矩不能很好地匹配，使抽油机负荷波动较大，能耗过高。相关数据表明，尽管抽油机调整到平衡状态，曲柄仍有负扭矩存在，这时抽油机带动电动机发电，发出的电消耗在电网中，造成用电系统的附加能量损耗，这也是导致抽油机能耗高的原因。

1　抽油机超越离合器特点

由于抽油机工作时转矩较大，故采用了多滚珠单向结构的超越离合器，其特点为：滚珠在轨道内能够自由转动，磨损后仍能保持圆形，当过载时，滚珠滑动离合器不会受到损害，在转矩减少后，离合器仍能紧锁，恢复正常工作状态。

超越离合器在曲柄平衡的游梁式抽油机上一般有3种安装方案：安装在抽油机减速箱输出端与曲柄相连的最后级大齿轮里；安装在减速箱输入端（大皮带轮型）；安装在电动机端（小皮带轮型）。

现场试验将抽油机超越离合器安装在电动机端，当在抽油机的曲柄转速超过电动机传递转速时，电动机驱动部分便于曲柄等从动部分之间自动脱开；当从动部分转速低于电动机转速时，离合器又无冲击地啮合连接。脱开时，机电系统形成瞬间脱离，曲柄、平衡块与抽油杆柱发生短暂超越，抽油杆柱的刚性增强，井下的各种弹性冲击得以减缓，满足主、从传动轴能够单向传递力矩。一方面可以避免抽油机反拖电动机发电，另一方面使抽油机能脱开电动机的阻力而加速运行，具有提高系统效率的作用。

2　现场应用

安塞油田目前共有10口油井安装超越离合器装置，测试数据见表1。

表1　10口油井测试数据

筛选3口实验效果突出、采油参数差异的油井，从测试对比数据中详细分析安装超越离合器后的节能效果，进一步加强推广超越离合器的应用实践。

2.1电能参数的监测分析

以W99-29、W100-30、W98-30这3口井为例，在安装超越离合器前后生产参数及电能参数对比情况见表2。

W99-29井在使用了超越离合器后，抽油机系统效率显著提高，功率平衡度接近于1，日耗电下降近30%，综合节能效果突出。通过电力曲线图将直观看到的抽油机在一个周期内的波动情况（图1），充分印证了抽油机超越离合器的节能效果，消除了抽油机倒发电现象。

W100-30井通过测试前后系统效率得出：在产量基本保持稳定下，功率因数提高，日耗电量降低，节电率达到29.6%，与有功电表实际测试数据29.7%基本吻合，节能效果较为明显，系统效率提升了9.5%，W100-300井电力参数实测对比见图2。

表2　监测参数实测对比

图1　W99-29井安装离合器前后电力参数曲线

图2　W100-30井安装离合器前后电力参数曲线

W98-30井通过测试前后系统效率得出：产量变化较大，但图3显示供液情况较好，功率因数显著提升，能耗大幅降低。

图3　W98-30井安装离合器前后电力参数曲线

3　效果分析

根据安塞油田抽油机安装超越离合器前后电参数曲线对比，发现一个共同的现象：加载段和卸载段变陡，冲程损失减少，曲线平稳、波动较小；固定阀开启后的上行段载荷波动减缓、趋于平直，表示上下行程的阀启闭滞后现象有所改善，柱塞与光杆运行同步性加强，上行段的震荡载荷被有效削减，杆柱运行的平稳性增强。

综合对3口安装超越离合器的油井进行跟踪监测数据以及报表上的日产液量、动液面、油套压等数据对吨液百米有功耗电量、综合节电率和系统效率等主要考核参数进行计算，平均综合节电率29.2%，依据上述现场数据得出：在含水率不变时，单井系统效率与产液量、有效扬程成正比，而有效扬程与动比液面、油套压的差值又成正比的线性的关系。因此，超越离合器动态平衡技术不同于其它单一的节能技措，其节能的核心技术不仅调整了抽油机的平衡状况，同时改变了油井油套压差值，从而提升了油井系统效率。

平均系统效率提高10.1%。在没有地质措施和临井工作制度变化时，动液面波动小，而油井的油套压差值分别增加了0.11、0.25、0.18MPa，同时日产液量都有不同程度增加。