[發明專利]單沖程機泵聯控的抽油設備

有效

• 申請號: 200810011524.5
• 申請日: 2008-05-21
• 公開（公告）號: CN101294484A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 王忠山;李紅
• 申請（專利權）人: 王忠山;李紅
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;F04B47/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司
• 代理人: 安寶貴

技術領域

本發明涉及油田開發的一種抽油設備，尤其涉及一種可節能、提高系統效率、降低原油生產成本的單沖程機泵聯控的抽油設備。

背景技術

我國有油井十幾萬口，百分之九十五以上是有桿抽油井。抽油設備則以游梁式抽油機和上下往復柱塞式抽油泵為主體。泵的泵筒接在油管下端，柱塞接到油桿下端，抽油機通過油桿帶動井下泵的柱塞往復運動。上行時泵筒下部固定閥打開油被抽吸到泵筒內，下行時固定閥關閉，柱塞下端的游動閥打開，油進入油管，如此往復循環不斷，油被提升到地面。這種抽油方式已延續一百多年，不單中國，全世界目前也是如此，它突出的特征是在環境惡劣的條件下有很高的可靠性，但也有很多致命性的問題。這些問題概括起來的集中表現就是系統效率低下，我國大約在23％左右，與世界水平比可能是最低的。這和我們的科學發展觀、節約環保型社會的發展目標不相適應。系統效率低的主要原因一是泵效低，全國平均30％左右；二是抽油機的傳動效率低而且二者之間沒有有效的聯系和控制。

1、抽油泵的主要問題

①氣影響嚴重。油氣同時存在而且氣量遠大于油量，固定閥打開進油時氣很快進入而油只是氣的攜帶物進入很少。雖有防氣的氣錨設備但它只能裝在泵的下方，在泵向上抽油時造成負壓又形成油氣分離，效果不好，很少使用。

②泵的上部缺少一個進油閥。柱塞到上死點時已失去再抽吸的能力，不滿的空間被氣占據，泵內外壓力平衡，上部如再有一個常開閥，油靠重力灌入，氣能排出，只要給泵一個時間就有充滿的機會，這是徹底解決泵效問題的關鍵。

③固定閥結構不合理，功能不全。閥球上下垂直運動，因閥球自重，給進油造成很大阻力，而且撞擊損壞嚴重壽命短。停抽時沒有開起功能，不能使油套管連通，給油井作業造成困難。

2、抽油機的主要問題

①傳動過程太長，效率低。從電機到油桿要經過很多傳動過程，包括電機在內，地面系統效率經測算只有65％左右。

②裝機容量過大。由于抽油機曲柄連桿機構和油井垂直提升載荷特性及平衡重的使用造成很大的自重，運轉慣量過大，啟動停止困難，為保證特殊情況時能正常啟動，裝機容量必須加大，使其長期處于大馬拉小車的狀態。

③運轉速度過大，沖次頻繁，造成嚴重磨損。從光桿到抽油泵柱塞，油桿長度少則500米，多則3000米以上，而抽油機沖次數最少6次/分鐘，多則15次/分鐘，每天8000多次，年300萬次以上，造成油泵、油桿、油管和抽油機損壞十分嚴重，付出巨大維護代價。

④油井生產動態在抽油機上沒有監測和顯示。由于四連桿機構形成的往復運動是全程的變速運動，加上沖次頻繁，井下油桿油管的彈性變型加大，造成載荷，電流頻繁而又無規則的變動，再好的監測設備也無法測出近似準確結果，隨時掌握油井生產狀態很困難。

⑤最根本的問題是抽油機和抽油泵不能直接聯控。現有技術的機泵也能聯控，就是泵效低時可減小工作參數，如泵徑、沖程和沖數，使沉沒度增加從而使泵效提高。但是這樣會造成油井對地層回壓增大，采油壓差減小，產能下降，縱使微量下降的經濟損失也十分驚人，是節約多少電能也補不上的，所以產量第一，泵效第二是其必然。要想在低沉沒度的情況下保證油井高產必須單沖程機泵聯控，泵不滿抽油機不動，等待泵滿了抽油機再動，現有技術根本辦不到。

針對以上問題幾十年來各界人士做了大量的工作，取得了很多成果，就抽油泵的專利便有幾百項，抽油機的專利有兩千多項，遺憾的是系統效率沒有明顯的改進，原因到底是什么？發明人認為，從宏觀上說，沒有從全系統綜合統一解決問題，從微觀上看沒有從最小過程單元去解決問題。也就是說計算機是從1、0開始，物質是從1個分子結構開始，抽油機系統也應從一個沖程開始解決，沖程是抽油系統工作運行的最小單元。現有技術中的一個沖程由始到終存在如下主要問題：

①油在進泵前沒有進行有效的油氣分離措施。

②油進泵靠由下向上吸入，有利氣而不利油進入，應該由上向下灌入，這樣有利油而不利氣進入。

③固定閥進油阻力大，影響進油量且功能不全。

④泵上部缺一個進油閥，柱塞到上死點時泵不滿，沒有二次進油的條件。

⑤即使有二次進油的條件，抽油機因慣性能過大，不能隨時停止運轉。

⑥泵的充滿狀態沒有可靠的監測，抽油機無法進行程序控制。

解決以上問題，抽油系統的問題就會得到根本的改善。

發明內容

本發明是把現有技術存在的問題綜合起來統一考慮，改變機泵結構，實現單沖程運行全過程最優化，為節能、提高系統效率和降低生產成本提供一種單沖程機泵聯控的抽油設備。