CN107387028A - 一种游梁式抽油机工作制度组合运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明游梁式抽油机工作制度组合运行方法属于采油工程领域；本发明根据周期内的理论整抽数，分配曲柄整周运行次数、每个整周运行所用时间、曲柄非整周有抽汲运行次数、每个非整周有抽汲运行光杆行程、每个非整周有抽汲运行所用时间、曲柄非整周无抽汲运行次数、每个非整周有抽汲运行所用时间，以及曲柄整周运行、曲柄非整周有抽汲运行、曲柄非整周无抽汲运行的次序；这种方法，无需降低整周冲次，有利于解决柱塞漏失率大和电机驱动效率低的问题，免除了开机操作需求，有利于节省因人去现场实施开机操作所导致的人力、物力和财力消耗，同时还能满足安全警示需要，使曲柄明显摆动，并兼顾到针对沙卡、结蜡、冻堵、以及分层问题的有抽汲运动需求。

Description

一种游梁式抽油机工作制度组合运行方法

技术领域

本发明游梁式抽油机工作制度组合运行方法属于采油工程领域。

背景技术

采油过程中，如果低产井供液不足，就需要降低单井理论排量。由于游梁式抽油机常规运行工作制度限定在曲柄连续整周运动，因此只能通过以下技术手段来降低单井理论排量：

第一、降低全过程运行冲次，但这种方式存在以下问题：由于随着抽油机整周冲次的降低，存在柱塞泵漏失率逐渐增大的问题，而且，如果采用变频方式调低电机转速，则电机的驱动效率也会随电机转速的降低而逐渐下降；

第二、采用间抽工作制度，即曲柄连续整周运动与停机交替的工作制度，这种工作制度能够解决柱塞漏失率大和电机驱动效率低的问题，但又会产生以下新问题：一是由停机状态转入开机需要在有人值守的条件下进行，由于油井多，距离远，因此停机和开机工作要浪费大量的人力物力；二是由于人工值守开机问题导致24小时内难以起停机两次以上，而较长时间的无抽汲会导致动液面和井下流压的大幅度波动，对单井产量和产油层的发育造成极其不利的影响。

申请号为201510783876.2的发明专利《基于曲柄非整周运动的游梁式抽油机非抽汲运行方法》，突破了游梁式抽油机仅存在曲柄连续整周运动一种运行方式的技术偏见，通过曲柄的非整周摇摆式运动，实现在不停机的情况下的无抽汲运行，如果将传统曲柄连续整周运动与上述专利提出的曲柄非整周无抽汲运动相结合，不仅无需降低整周冲次，解决柱塞漏失率大和电机驱动效率低的问题，而且由于抽油机地面部分从未曾停机，故完全无需人工实施开机操作，可以明显节省人工现场开机导致的人力物力和财力消耗。

然而，在实际生产运行当中，出于安全警示方面的考虑，需要让曲柄有明显的摆动，而曲柄的明显摆动有可能会造成光杆做超出弹性静变形范围的运动，进而使得曲柄非整周无抽汲运动难以得到保证，出现理论排量偏离的问题；同时，如果曲柄摆动运行区域靠近水平位置，曲柄的小角度转动也会使光杆做超出弹性静变形范围的运动，使得曲柄非整周无抽汲运动同样难以得到保证，出现理论排量偏离的问题；此外，当油井沉沙现象严重以及北方冬季环境温度较低时，持续的无抽汲运行时间也不亦过长，否则容易出现沙卡、结蜡、冻堵、以及分层的问题，这说明曲柄非整周有抽汲运动在某些特殊情况下是必要的。

申请号为201510838831.0的发明专利《基于曲柄非整周运动的游梁式抽油机动态变冲程运行方法》，同样突破了游梁式抽油机仅存在曲柄连续整周运动一种运行方式的技术偏见，该专利通过曲柄的非整周摇摆式运动，实现在不停机的情况下的变冲程有抽汲运行。如果将传统曲柄连续整周运动与曲柄非整周变冲程有抽汲运动相结合，或将传统曲柄连续整周运动、曲柄非整周无抽汲运动、以及曲柄非整周变冲程有抽汲运动相结合，同样能够具有以下作用：不仅无需降低整周冲次，解决柱塞漏失率大和电机驱动效率低的问题，而且由于抽油机地面部分从未曾停机，故完全无需人工实施开机操作，可以明显节省人工现场开机导致的人力物力和财力消耗；更重要的是，引入曲柄非整周变冲程有抽汲运动，不仅能够克服曲柄非整周无抽汲运动难以得到保证而造成的理论排量偏离的问题，而且能够满足通过曲柄非整周有抽汲运动实现排液合理分布的需要。

然而，如何具体实现曲柄整周运行、曲柄非整周有抽汲运行、以及曲柄非整周无抽汲运行这三种工作制度的组合，还没有相关技术方案。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种游梁式抽油机工作制度组合运行方法，将曲柄整周运行、曲柄非整周有抽汲运行、以及曲柄非整周无抽汲运行相结合，并给出了这三种工作制度的组合方案；按照本发明提供的组合方案，无需降低整周冲次，有利于解决柱塞漏失率大和电机驱动效率低的问题，免除了开机操作需求，有利于节省因人去现场实施开机操作所导致的人力、物力和财力消耗，同时还能满足安全警示需要，使曲柄明显摆动，并兼顾到针对沙卡、结蜡、冻堵、以及分层问题的有抽汲运动需求。

本发明的目的是这样实现的：

一种游梁式抽油机工作制度组合运行方法，

根据周期T内的理论整抽数N，在满足以下条件：

分配曲柄整周运行次数n1，每个整周运行所用时间t₁、t₂、…、t_n1；曲柄非整周有抽汲运行次数n2，每个非整周有抽汲运行光杆行程x₁、x₂、…、x_n2，每个非整周有抽汲运行所用时间t₁、t₂、…、t_n2；曲柄非整周无抽汲运行次数n3，每个非整周有抽汲运行所用时间t₁、t₂、…、t_n3；以及曲柄整周运行、曲柄非整周有抽汲运行、曲柄非整周无抽汲运行的次序。

上述游梁式抽油机工作制度组合运行方法，曲柄非整周无抽汲运行持续时间不超过沉沙时间阈值、结蜡时间阈值、冻堵时间阈值、分层时间阈值的最小值。

上述游梁式抽油机工作制度组合运行方法，曲柄转角小于90度的非整周无抽汲运行持续时间不超过减速机齿轮箱所需的润滑时间阈值。

上述游梁式抽油机工作制度组合运行方法，曲柄整周运行单周时间在电机驱动效率时间的两个阈值之间。

上述游梁式抽油机工作制度组合运行方法，曲柄整周运行单周时间不低于影响泵效的阈值。

上述游梁式抽油机工作制度组合运行方法，曲柄连续整周运行的次数不低于连续整周运行阈值。

上述游梁式抽油机工作制度组合运行方法，在实际运行情况下，每个非整周有抽汲运行光杆的实际行程为x₁'、x₂'、…、x_n2'，则：

记入下一个周期。

有益效果：

本发明根据周期内的理论整抽数，分配曲柄整周运行次数、每个整周运行所用时间、曲柄非整周有抽汲运行次数、每个非整周有抽汲运行光杆行程、每个非整周有抽汲运行所用时间、曲柄非整周无抽汲运行次数、每个非整周有抽汲运行所用时间，以及曲柄整周运行、曲柄非整周有抽汲运行、曲柄非整周无抽汲运行的次序；这种方法，无需降低整周冲次，有利于解决柱塞漏失率大和电机驱动效率低的问题，免除了开机操作需求，有利于节省因人去现场实施开机操作所导致的人力、物力和财力消耗，同时还能满足安全警示需要，使曲柄明显摆动，并兼顾到针对沙卡、结蜡、冻堵、以及分层问题的有抽汲运动需求。

具体实施例

下面对本发明具体实施例作进一步详细描述。

具体实施例一

本实施例的游梁式抽油机工作制度组合运行方法，

根据周期T内的理论整抽数N，在满足以下条件：

分配曲柄整周运行次数n1，每个整周运行所用时间t₁、t₂、…、t_n1；曲柄非整周有抽汲运行次数n2，每个非整周有抽汲运行光杆行程x₁、x₂、…、x_n2，每个非整周有抽汲运行所用时间t₁、t₂、…、t_n2；曲柄非整周无抽汲运行次数n3，每个非整周有抽汲运行所用时间t₁、t₂、…、t_n3；以及曲柄整周运行、曲柄非整周有抽汲运行、曲柄非整周无抽汲运行的次序。

本实施例还有以下三点需要说明：

第一、本发明周期的概念，为广义概念，在任何一个时间段范围内，都可以作为一个周期。

第二、本发明认为光杆的弹性静变形长度是能够确定的，光杆行程x₁、x₂、…、x_n2也是能够确定的。

第三、本发明最终排列出的曲柄整周运行、曲柄非整周有抽汲运行、曲柄非整周无抽汲运行的次序，不是唯一解，本领域技术人员能够根据本实施例的方法，并结合具体生产情况进行合理排序，在本发明中不再以具体数据进行举例。

具体实施例二

本实施例的游梁式抽油机工作制度组合运行方法，在具体实施例一的基础上，进一步限定曲柄非整周无抽汲运行持续时间不超过沉沙时间阈值、结蜡时间阈值、冻堵时间阈值、分层时间阈值的最小值。

如果在运行过程中，长时间不进行抽汲，就会出现沉沙、结蜡、冻堵、或分层的问题。而这种技术方案限定，可以有效避免当无抽汲运行时间过长时，出现的沉沙、结蜡、冻堵、分层问题。

具体实施例三

本实施例的游梁式抽油机工作制度组合运行方法，在具体实施例一的基础上，进一步限定曲柄转角小于90度的非整周无抽汲运行持续时间不超过减速机齿轮箱所需的润滑时间阈值。

由于游梁式抽油机减速机齿轮箱中的齿轮水平排布，因此如果在运行过程中，曲柄做转角小于90度的摆动，就存在润滑油不能对两个齿轮接触面进行润滑的问题，长时间这样摆动，就会影响减速机齿轮箱的使用寿命。而这种技术方案限定，能够确保齿轮充分润滑，延长抽油机减速机齿轮箱的使用寿命。

具体实施例四

本实施例的游梁式抽油机工作制度组合运行方法，在具体实施例一的基础上，进一步限定曲柄整周运行单周时间在电机驱动效率时间的两个阈值之间。

曲柄的运动依靠电机转动来驱动，电机的转速在围绕额定转速的特定范围内效率最高，该范围称之为高效区范围。由于曲柄的转速与电机的转速在确定的传动比下，有明确的换算关系，因此可以根据该传动比，推算出曲柄整周运行单周时间范围，确保电机转速处于高效区范围内。这说明这种技术方案限定，能够确保电机转速处于高效区范围内，节省能源。

具体实施例五

本实施例的游梁式抽油机工作制度组合运行方法，在具体实施例一的基础上，进一步限定曲柄整周运行单周时间不低于影响泵效的阈值。

由于柱塞泵的提拉速度和流失率成反比，即速度越快，柱塞泵的漏失率越低，因此这种技术方案限定，能够确保柱塞泵的漏失率处于较低的水平范围内，提高泵效。

具体实施例六

本实施例的游梁式抽油机工作制度组合运行方法，在具体实施例一的基础上，进一步限定曲柄连续整周运行的次数不低于连续整周运行阈值。

曲柄进入整周运行时存在启动过程的电气与机械冲击问题，因此应尽可能降低启动频次，本实施例曲柄连续整周运行次数的技术方案限定，能够有效避免不必要的启动次数，起到保护设备的作用。

还需要说明的是，具体实施例二至具体实施例六所考虑的问题为不同问题，这些问题可以综合考虑，即具体实施例二至具体实施例六的技术方案能够进行任意两项、任意三项、任意四项、或全部五项的组合，组合后的结果为每种技术方案结果的交集。

具体实施例七

本实施例的游梁式抽油机工作制度组合运行方法，在实际运行情况下，每个非整周有抽汲运行光杆的实际行程为x₁'、x₂'、…、x_n2'，则：

记入下一个周期。

这里考虑到的是在实际运行情况下，真实运行结果数据与理想数据之间存在差异时，如何进行调整的一种方法。当然，将误差记入下一个周期仅仅是调整误差的技术手段之一，本领域技术人员还能想到在本周期运行过程中随时调整的方法，在本发明中不再展开说明。

Claims (7)

1.一种游梁式抽油机工作制度组合运行方法，

其特征在于，

根据周期T内的理论整抽数N，在满足以下条件：

<mrow> <mi>T</mi> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msub> <mi>t</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mn>2</mn> </mrow> </munderover> <msub> <mi>t</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mn>3</mn> </mrow> </munderover> <msub> <mi>t</mi> <mi>k</mi> </msub> </mrow>

分配曲柄整周运行次数n1，每个整周运行所用时间t₁、t₂、…、t_n1；曲柄非整周有抽汲运行次数n2，每个非整周有抽汲运行光杆行程x₁、x₂、…、x_n2，每个非整周有抽汲运行所用时间t₁、t₂、…、t_n2；曲柄非整周无抽汲运行次数n3，每个非整周有抽汲运行所用时间t₁、t₂、…、t_n3；以及曲柄整周运行、曲柄非整周有抽汲运行、曲柄非整周无抽汲运行的次序。

2.根据权利要求1所述的游梁式抽油机工作制度组合运行方法，其特征在于，曲柄非整周无抽汲运行持续时间不超过沉沙时间阈值、结蜡时间阈值、冻堵时间阈值、分层时间阈值的最小值。

3.根据权利要求1所述的游梁式抽油机工作制度组合运行方法，其特征在于，曲柄转角小于90度的非整周无抽汲运行持续时间不超过减速机齿轮箱所需的润滑时间阈值。

4.根据权利要求1所述的游梁式抽油机工作制度组合运行方法，其特征在于，曲柄整周运行单周时间在电机驱动效率时间的两个阈值之间。

5.根据权利要求1所述的游梁式抽油机工作制度组合运行方法，其特征在于，曲柄整周运行单周时间不低于影响泵效的阈值。

6.根据权利要求1所述的游梁式抽油机工作制度组合运行方法，其特征在于，曲柄连续整周运行的次数不低于连续整周运行阈值。

7.根据权利要求1所述的游梁式抽油机工作制度组合运行方法，其特征在于，在实际运行情况下，每个非整周有抽汲运行光杆的实际行程为x₁'、x₂'、…、x_n2'，则：

记入下一个周期。