机械采油设备供水及计量系统改造

马世骏 吴广 黎思杰 牛朝阳 梅超(重庆科技学院，重庆401331)

机械采油设备供水及计量系统改造

马世骏 吴广 黎思杰 牛朝阳 梅超(重庆科技学院，重庆401331)

现有机械采油实验装置的供水及计量系统，存在两大主要问题。一是实验过程需要持续供水，并且水不能循环使用，抽油机抽出的水进入分离器测量后全部直接排入下水道，对于水资源是一种浪费；二是在分离器中进行抽出水体积计量时，由于液位波动等因素，导致计量误差很大。改造后将分离器和恒水位瓶和计量系统合为一体，利用连通器原理将实验用水循环使用，抽出来的水需要计量时经过缓冲室后进入计量室，可在计量室得到稳定的液位，利用直接测量液位高度的方式计算计量结果，方便简洁且减少了不必要误差。

机械采油；供水系统；计量系统；方案优化

机械采油实验是游梁式抽油机模拟一定的现场环境进行抽油，并对抽出的液体体积进行测量，经计算可得到抽油泵的泵效的实验。实验室使用的抽油机是将油田上使用的抽油机缩小一定倍数制造而成，它与实际抽油机基本一致，井下管串和深井泵是采用有机玻璃制造，在实验过程中能清楚的看到深井泵的工作过程和状况，地层油和气用自来水与压缩空气进行模拟。实验设备的条件对实验的效率和计量精度的影响十分巨大，实验过程中用水量较大，4台抽油机每小时耗水约6m3,对实验用水的有效利用也至关重要。在进行机械采油实验过程中，需要进行持续供水，抽出来的水是一段一段的进入分离器，并且在分离器中进行计量，导致读数误差很大，计量后水直接排入下水道，分离器中水位达到一定高度，需要把抽油机关闭，将水放出，待井筒液面和恒水位瓶液面平衡，即井底压力恒定后，才可开始进行下次实验，由于专业方向不同，一次实验时间长达2-4小时不等，计量数据次数达到几十次之多，既使实验时间耗时长，又浪费了大量水资源。为此，不断改进设备的水资源充分利用和提高实验效率，实现资源最为有效的利用，提高实验精度是我们改造追求的目标。

1 实验装置的现状及改造理念

现状：实验室计量设备落后。计量用水抽入分离器后进行计量，由于存在液位波动，需待液面稳定后才可进行计量，这样既降低了实验效率，也增大了实验的误差；计量后的水会直接倒入下水道，实验过程中进水阀会一直打开，多余的水也会从恒水位瓶的溢流孔流入下水道，造成了水资源的大量浪费；在实验中每做一次计量都需要把抽油机关闭，计量完成后才能打开再次计量，降低了实验效率，使实验更加复杂。

改造理念：减少水资源的浪费，循环利用水资源是现今提倡的用水方式，还可降低学校用水的开支，而且中国部分地区还处于严重缺水少水状态，因此我们更应该节约用水，引导人们树立物尽其用，有节制和规划的使用现有资源的意识，也是世界不断发展的必经之路。对于现今的快节奏社会，低效率的实验设备早应该被时代所淘汰，低效率的实验设备既耽误实验时间，也浪费了水资源，“高能低效”也不符合可持续发展的科学理念。

2 抽油机供水及计量系统改造的举措

2.1 抽油机的改进

在我国石油类高校，采用游梁式的抽油机进行机械采油实验最为普遍的设备，鉴于其高于其他类型的稳定性，对其的选择是建立在我国初期石油设施和工程建设严重缺乏专业基础工人员的情况而决定的。对于我国大部分石油类高校，用于较早以前就购买了游梁式抽油机，将其淘汰更换成为节能型抽油机，这与节能目标相背离，从而在对经济性和节能性两方面的综合考虑，最为理想的措施即为对现有采油设备的某些方面进行改进。

2.2 供水系统改造

在进行机械采油实验时，由于专业方向不同，一次实验时间长达2-4h不等，计量数据次数较多达到几十次，且地层油是由自来水进行模拟，则在实验过程中需要进行持续供水，加上测量后的水全部都直接排入下水道，浪费水资源的情况十分严重，也给污水处理带来了麻烦，这是一种对生态资源的严重浪费。所以可以将原有实验仪器中的分离器与恒水位瓶进行合并，设计为一个计量箱和恒水位箱。然后在该装置上盖设计一个可左右滑动的活动滑槽，将两条井口管线连接三通管，插入滑板上的插管孔。从而可使在计量时，将滑槽滑向计量箱缓冲室一侧，使抽出水经吸波板进入计量箱进行计量进行实验计量，计量完成后，将滑槽滑向另一侧，将水直接排入下方的恒水位箱。在计量箱侧面安装陶瓷阀芯水龙头，待数据记录结束后将装置排空，排入下方的恒水位箱，恒水位箱与井底连通，利用连通器原理实现了供水系统的循环。选用的陶瓷阀芯使得水龙头不易渗漏水滴，也达到了环保节水的目的。在计量的同时井筒与恒水位箱水位保持着平衡，缩短了每次实验间隔等待的时间，达到实验时间减少、更加快捷的完成实验的目的。

由于老装置较为复杂，导致换水比较麻烦。在进行供水系统的改造时也将更换用水的方便性考虑了进去，为方便定期更换实验用水，在恒水位箱的侧面设计了排水管道，更换时可直接将水倒入恒水位瓶，待井筒与恒水位瓶液面平衡即可。

目前供水系统主要就是针对实验用水的循环利用、实验用水的定期更换来设计的。在进行改造后目前已经达到较为理想的效果。由于本次课题的实用性，在接下来也可将实验室的另外3台抽油机的供水系统改造，这样在每次进行机械采油实验时将进一步的对水资源进行合理利用，环保节能，节约用水量可达98%，实验时间越长，效果越明显，而且降低实验时间，使操作更加简便易行。

2.3 计量系统改造

在机械采油实验计量中，将可利用量筒、量杯、流量计等计量工具，原实验仪器中计量过程采用人工倒入分离器进行标高或通过大量杯进行计量读数，在倾倒过程中会出现人为误差，而且这种测量方法的系统误差比较大，计量系统的繁琐也使实验存在不必要的误差，增加实验失败几率。在测量时，由于抽出来的水带有气泡，液体是一段一段的进入分离器中，导致瓶中的水位波动幅度大，读数困难，导致误差很大，经比较，误差可高达10%～15%，严重影响了实验数据的精度。

在计量箱外侧粘有标注高度的刻度尺纸，实验读数时，记录液面高度，通过计算进水体积的方式算出产量。在实验过程中，由于存在气泡，抽出的水断断续续的进入计量箱，因此现将计量箱分为两个箱，两箱之间加入了一块吸波板。吸波板开有两个圆孔和三个半圆孔，使计量液面更加稳定，同时，也将液体中的气体分离了出来。简化了原有的计量系统，减小了原装置的实验误差，使计量更加简便。

2.4 辅助设备

在装置下放至一个可以支撑该装置的不锈钢架子，支撑装置保证井筒中水位高度符合实验标准。

改装后的装置水龙头采用陶瓷阀芯水龙头。陶瓷阀芯的耐老化、耐磨损、寿命长，保证了运行的稳定性，节约维修费用和劳动强度等等。同时，耐老化和耐磨损也使得陶瓷阀芯的使用寿命远远超过了其他阀芯的使用寿命，同时其特性也决定了其优良密封性能，使得水龙头不易渗漏水滴，也达到了环保节水的目的。

改造后的实验装置彻底简化了计量系统的操作，减小了原装置的实验误差，使实验更加简便易行，提高实验可靠性。延长了设备零件的使用寿命，减少维护费用，实验操作简便易行，提高实验数据的精度。而且在加工后使实验仪器更加的精致，外观更加简洁美观。

3 结语

这次只对1台旧抽油的供水及计量系统进行改造，成果可用于同类的其它3台设备的改造，还可以用来改造该实验室的另外4台抽油机的供水计量系统。改造后对该系列设备均可使用，较之前的设备相比，实验用水量减少并得到了充分利用，实验步骤更加简便，对测量液面进行了优化，使其稳定且方便测量，大大减少了实验所需的时间，具有实用性。该改造方案对于现有供水系统增加了循环部分，节约水资源，节能增效。采用陶瓷阀芯水龙头，陶瓷材料拉伸强度高、不易变形、耐高温、耐低温、耐磨损、不腐蚀的特性决定了陶瓷材料的优良密封性能。陶瓷阀芯使得水龙头不易渗漏水滴，也达到了环保节水的目的。使计量液面稳定方便计量从而简化计量系统操作，减小了原装置的实验误差，每次实验后也不用像老设备一样需要换水才能进行下次试验，而是直接循环实验用水，既避免了水资源的浪费，也简化了实验步骤，使实验更加简便易行，提高实验可靠性。

但装置还存在一些没有考虑到的一些不足：未考虑到装置的清洁和维护情况，以至于未设计方便清洁和维护的操作空间，若将装置盖板的开槽延长到整个盖板，将更多的操作空间腾出来，将有利于装置内部的清洁好维护工作，实验的可操作性也会更强。

[1]刘荣侠，张青柏.采油设备节能降耗实践[J].中国设备工程，2005(8):17-18.

[2]崔鹏，守凯，杨志淑等.采油设备节能降耗实践探讨[J].化工管理，2012(18):158-159.

[3]李刚.抽油机节能降耗实践探析[J].石油石化节能，2012(1):12-13.