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    案例頻道

    LM在常規(guī)游梁式曲柄平衡抽油機(jī)中的應(yīng)用

                                     

        抽油機(jī)(俗稱(chēng)叩頭機(jī))是石油開(kāi)采中的必備設(shè)備。一般每個(gè)原油生產(chǎn)井都最少使用一個(gè)抽油機(jī)將蘊(yùn)藏在地下(或海水中)的石油通過(guò)抽油管抽出。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)陸海共有石油生產(chǎn)油井八萬(wàn)多個(gè),也就是說(shuō)石油行業(yè)共有八萬(wàn)多臺(tái)抽油機(jī)在運(yùn)行。

        抽油機(jī)的種類(lèi)繁多,技術(shù)發(fā)明有數(shù)百種。從采油方式上可分為兩類(lèi),即有桿類(lèi)采油設(shè)備和無(wú)桿類(lèi)采油設(shè)備。有桿類(lèi)采油設(shè)備又可分為抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)類(lèi)(國(guó)內(nèi)外大量使用的游梁式抽油機(jī)和無(wú)游梁式抽油機(jī))和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)類(lèi)(如電動(dòng)潛油螺桿泵);無(wú)桿類(lèi)采油設(shè)備也可分為電動(dòng)潛油離心泵,液壓驅(qū)動(dòng)類(lèi)(如水力活塞泵)和氣舉采油設(shè)備。目前,應(yīng)用最為廣泛的是游梁式豎井抽油機(jī)采油系統(tǒng),該系統(tǒng)由三部分組成,即地面部分——游梁式抽油機(jī),它由電動(dòng)機(jī)、減速箱和四連桿機(jī)構(gòu)(包括曲柄、連桿和游梁)等組成 ;井下部分——抽油泵(包括吸入閥、泵筒、柱塞和排出閥等),它懸掛在套管中油管的下端,可分為桿式泵和管式泵;聯(lián)接地面抽油機(jī)和井下抽油泵的中間部分——抽油桿柱,它由一種或幾種直徑的抽油桿和接箍組成。

        工藝原理

        梁式曲柄平衡抽油機(jī)一般多見(jiàn)的有兩種,即梁式曲柄平衡抽油機(jī)和異型梁式曲柄平衡抽油機(jī),但其組成部分大致相同,一般其組件可分為抽油桿、拖動(dòng)電機(jī)、平衡重鐵塊、油梁、旋轉(zhuǎn)軸、凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳送皮帶、安裝支架八大部分。梁式曲柄平衡抽油機(jī)的每個(gè)抽油周期可分為上提抽油桿、下放抽油桿、從上提抽油桿轉(zhuǎn)換為下放抽油桿、從下放抽油桿轉(zhuǎn)換為上提抽油桿四個(gè)大的階段,每一個(gè)階段對(duì)應(yīng)不同的抽油過(guò)程。

              

        抽油機(jī)的工作過(guò)程可分為上沖程和下沖程兩個(gè)階段。在上沖程,抽油泵的固定凡爾(油田井下開(kāi)關(guān)工具)打開(kāi)、排出凡爾關(guān)閉,排出凡爾上部的液體隨著抽油桿帶動(dòng)活塞向上的運(yùn)動(dòng)把產(chǎn)液托出地面,此過(guò)程完成后,由于泵體內(nèi)壓力降低,地層產(chǎn)液便通過(guò)打開(kāi)的固定凡爾進(jìn)入泵體,而在下沖程,抽油泵的固定凡爾關(guān)閉、排出凡爾打開(kāi),泵體內(nèi)的液體由打開(kāi)的排出凡爾進(jìn)入泵體上部,再隨著活塞的上升,將液體抽出,活塞這樣往復(fù)運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的抽油工作。

                   

        控制功能

        抽油泵充滿度的有效界定  采用兩個(gè)傳感器配合工作,通過(guò)兩個(gè)傳感器測(cè)出的值進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,從而進(jìn)行抽油泵充滿度的界定。兩個(gè)傳感器分別是載荷傳感器和角位移傳感器,載荷傳感器安裝在懸繩器上,測(cè)量一個(gè)沖次過(guò)程中各點(diǎn)壓力值,角位移傳感器安裝在抽油機(jī)下始點(diǎn)時(shí)曲柄對(duì)應(yīng)的位置上,測(cè)量各壓力量的位置值。通過(guò)在一次抽油過(guò)程中各個(gè)位置采集到的壓力值,以沖程為橫坐標(biāo),各點(diǎn)壓力為縱坐標(biāo)繪制功圖,從而判斷抽油泵充滿度。

              

        1.抽油機(jī)平衡度的測(cè)定  與抽油泵充滿度的界定方法一樣,采用電流傳感器和角位移傳感器配合工作,測(cè)定一個(gè)沖程中各個(gè)位置不同的電流值,來(lái)綜合計(jì)算抽油機(jī)的平衡度。

        2.抽油機(jī)平衡調(diào)整  根據(jù)計(jì)算得到的抽油泵充滿度和抽油機(jī)平衡度數(shù)值,判定是否要進(jìn)行抽油機(jī)平衡調(diào)整以及沖次調(diào)整,根據(jù)不同的平衡度數(shù)值,改變驅(qū)動(dòng)抽油主電機(jī)的變頻器的運(yùn)行頻率,從而達(dá)到調(diào)整抽油機(jī)平衡和沖次的目的。

        典型配置

        針對(duì)抽油機(jī)需要監(jiān)測(cè)的各種數(shù)據(jù),采用電流、載荷、角位移以及溫度傳感器來(lái)進(jìn)行各種信號(hào)的測(cè)量,HOLLiAS LM PLC作為抽油機(jī)核心控制器,進(jìn)行各類(lèi)信號(hào)的采集和數(shù)據(jù)運(yùn)算。CPU作為數(shù)據(jù)運(yùn)算和存儲(chǔ)的核心模塊,16位分辨率的模擬量采集模塊采集電流和載荷傳感器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號(hào),熱電阻信號(hào)采集模塊采集Pt100的輸出值,最后采用自由口編程的方式,通過(guò)CPU上的串行通訊口將數(shù)據(jù)發(fā)送至無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸終端,從而將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)。

             

        LM PLC的CPU模塊支持自由協(xié)議編程,能夠方便地與眾多的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸終端進(jìn)行連接,可以在有線網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)困難的情況下,將所需數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方便地傳輸至最終數(shù)據(jù)終端。無(wú)線傳輸方式可以采用短信息(SMS)方式或GPRS方式。此外,模擬量信號(hào)采集模塊LM3310B,采用16位分辨率的處理芯片,使模擬量信號(hào)采集的精度非常高,完全能夠滿足在繪制抽油機(jī)功圖中對(duì)載荷和電流數(shù)據(jù)高精度的要求。

        HOLLiAS LM PLC在抽油機(jī)控制中的使用,使得抽油機(jī)的控制方便靈活,根據(jù)對(duì)抽油機(jī)沖次及沖程的調(diào)整,很好地起到了節(jié)能的作用,同時(shí)抽油機(jī)的效率得到很好改善,產(chǎn)油量得以大幅提高。

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