[發明專利]自平衡蓄能抽油機

無效

• 申請號: 201010135227.9
• 申請日: 2010-03-25
• 公開（公告）號: CN101806201A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 徐榮恩;吳明林;劉昌進
• 申請（專利權）人: 徐榮恩
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;F04B47/14
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌

一、技術領域：

本發明涉及一種油田采油設備地面工程裝置，特別涉及一種油田采油設備地面機械提 升部分，即油井機械采油地面裝置，也就是抽油機系列中的自平衡蓄能抽油機。

二、背景技術：

1、有桿泵舉升技術發展

隨著油田開發的不斷深入，我國大多數油田都已進入開發的中后期，油井逐漸喪失自 噴能力，機械采油已成為最主要的采油方式。據統計，我國的機械采油井約占油井總數的 90％以上。其中，抽油機-抽油桿-抽油泵組成的常規有桿泵抽油井占90％左右，產量占 75％以上。然而面對油田開發的不斷發展，投入開發的油藏類型越來越復雜，泵掛深度的 不斷增加和老油田含水的持續上升，國內外相繼研制開發了許多新型抽油機、抽油桿和抽 油泵，使得傳統抽油設備在性能和適應性上有了新的突破。

2、抽油機技術進展

根據油田生產需要，在現場生產上，各油田投入使用的抽油機種類比較繁多。按其使 用要求大體可分為以下幾種，比如：低矮型、前置式、緊湊型、無游梁長沖程等抽油機能 夠適應各種自然地理條件的需要；液壓缸式、增大沖程游梁式等抽油機主要適應高含水、 含砂、含石膏、含石蠟等油井，也適應抽汲和稠油、低滲透油層的開采；斜井抽油機、叢 式井抽油機、雙驢頭抽油機、雙井平衡抽油機、緊湊型抽油機等能夠適應直井、斜井、定 向井、叢式井、水平井抽汲的需要。目前，適應深井抽汲的大型抽油機的最大載荷達到213 kN，最大下泵深度達到4420m；近年來美國研制出了沖程長度為30.48m的超長沖程抽油 機，以適應長沖程抽油的需要。但伴隨而來的是開發成本的不斷攀升，其中主要一項就是 機械采油的電能消耗持續攀升，機械采油成了油田開發過程中的能耗大戶，據不完全統計， 在油田能耗中，機械采油占80％左右。為節約動力消耗，還研制應用了異相型、前置式、 大圈式、輪式、玻璃鋼桿、六連桿等新型節能抽油機，但受多種因素影響，很多種抽油機 僅僅是做了礦場試驗，歸結起來主要還是存在適用性不強、節能效果不佳、投入產出不成 比例和相關技術還待完善等；應用較廣泛的還是游梁式抽油機和皮帶式抽油機等。

3、抽油機目前存在的問題和不足

不管是已研制應用了的異相型、前置式、大圈式、輪式、玻璃鋼桿、六連桿等新型節 能抽油機，還是油田常用的皮帶式抽油機(主要是解決大沖程)和游梁式抽油機，都存在 其平衡塊重量在抽油機下行的過程中，不能被油井中桿柱重量平衡掉的部分，都要靠電機 動力來做工補償，這就是抽油機目前存在的最大問題和不足，也就是抽油機正常生產中的 主要能耗點，只有解決這個問題才能從根本上解決抽油機的節能問題，然而因為人們一直 認為這是合理的能源消耗，到目前為止，還沒有一種抽油機產品是從這一點切入的；但是 根據抽油機工作時的自身獨有特點，油井里抽油桿自重在抽油機上行和下行時，始終伴隨 一個動能和勢能的不斷轉化。

4、目前采用的節能解決方法和措施

針對上述問題，目前油田采用的抽油機節能辦法主要有系統效率優化設計方法和節能設 備優化配置法：

(1)系統效率優化設計

主要是采用敏感性分析與動態仿真結合的方法，建立了從地面到地下13個方面的計 算、分析模型；定量地計算了主要參數對系統效率的敏感性程度。改進了多相流條件下抽 油機井有效功率、泵效的計算方法；改進了系統動態參數的計算方法，建立了系統效率動 態仿真模型，開發了抽油機井系統效率優化設計和以動態仿真為基礎的參數敏感性分析計 算機軟件，對生產油井進行時時現場調整，提高單井系統效率來達到節能的目的。

(2)節能設備優化配置

選用一種節能產品，可提高電動機的負載率，減小電動機的損耗，提高運行效率，達 到節能的目的。如選用多種進行疊加使用，可能出現兩種情況：一是電動機的負載率已達 到臨界值，只有一種節能裝置主要起作用；二是當電動機的負載率已達到臨界值，再進行 調壓反而使電動機的內部損耗增加或使原調壓系統紊亂，降低了電動機效率，增加了損耗。

三、發明內容：

本發明的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種自平衡蓄能抽油機，通過 抽油機工作過程中，利用系統內能量來補充平衡抽油機從油井里舉升當量的液體需要做的 額定功，即用抽油機下行時的平衡力作為動力來舉升平衡塊做勢能儲備，有效利用自身系 統的能量來進行動能和勢能的轉變，從根本上改變現有抽油機的勢能儲備需要外部動力來 提供，從而達到抽油機節能的目的。