摘 要：抽油機(jī)井井口應(yīng)用盤根盒密封，盤根盒一般采用盤根填充壓緊，保證光桿上下沖程的密封。盤根太緊，抽油機(jī)能耗升高;太松則容易漏油。 需要對盤根調(diào)整松緊進(jìn)行優(yōu)化，從而提高效率，節(jié)約能耗，延長壽命。 通過對盤根盒上扣扭矩、調(diào)整周期以及定轉(zhuǎn)矩盤根盒的研究及應(yīng)用，進(jìn)一步提高了盤根松緊調(diào)整質(zhì)量，節(jié)約了能耗，實(shí)現(xiàn)了抽油機(jī)盤根松緊精細(xì)調(diào)整。

　　關(guān)鍵詞：抽油機(jī);盤根;耗能規(guī)律;能耗

　　到目前為止，某油田抽油機(jī)井達(dá) 5 500 口，年耗電超過 3.0×108 kW·h。 通過優(yōu)化抽汲參數(shù)、調(diào)整抽油機(jī)平衡和應(yīng)用節(jié)能設(shè)備等技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)節(jié)能，見到了一定效果。近幾年，新增能耗點(diǎn)大幅增多，耗電上升快速，而節(jié)能挖潛技術(shù)實(shí)施空間持續(xù)縮小，這給機(jī)采井節(jié)能工作帶來很大壓力^[1-3]。 因此，需要從細(xì)節(jié)著手，對能耗點(diǎn)實(shí)施精細(xì)管理，以期獲得更好的節(jié)電效果。目前抽油機(jī)井井口采用盤根盒密封，盤根盒采用盤根填充壓緊，保證光桿上下沖程的密封。盤根太松則容易漏油;太緊，抽油機(jī)能耗升高_[4-5]。 在保證盤根不漏油的情況下， 降低盤根與光桿間配合松緊程度，可實(shí)現(xiàn)一定節(jié)能效果。

　　1 絕佳盤根松緊度試驗(yàn)

　　1.1 盤根上緊試驗(yàn)

　　試驗(yàn)中采用轉(zhuǎn)矩扳手對盤根上緊，扳手自帶刻度盤指示上緊度，扳手型狀如圖 1。首先逆時(shí)針轉(zhuǎn)動扳手，放松盤根盒，直至盤根盒上部漏失，記錄此時(shí)扳手讀數(shù)為 40 N·m 左右;然后，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)扳手上緊盤根盒，每旋轉(zhuǎn) 1/4 圈，記錄一次扭矩值，緊至扳手讀數(shù) 200 N·m 為止(此時(shí)，由于盤根與光桿配合很緊， 導(dǎo)致光桿上下行阻力增大、發(fā)熱明顯并伴有“滋滋”響聲，不宜繼續(xù)上調(diào))。以扭矩為橫坐標(biāo)，以有功功率為縱坐標(biāo)繪制曲線，如圖 2。

　　由取得的數(shù)據(jù)可知，隨盤根上緊，單井瞬時(shí)耗電量增大，終端點(diǎn)與始端點(diǎn)瞬時(shí)有功功率相比上升了20%。盤根上緊后，能耗上升較顯著。

　　1.2 盤根自然松弛規(guī)律

　　選擇 3 口 高沖次 (n=8 次/min) 抽 油機(jī)井開展實(shí)驗(yàn)。首先，使用轉(zhuǎn)矩扳手，將盤根扭矩上緊至200 Nm，試驗(yàn)第 1～2 d 加密監(jiān)測數(shù)據(jù)。之后 3～10 d

　　每天錄取一次扭矩值。措施后，3 口試驗(yàn)井的扭矩及有功功率均隨時(shí)間延長而降低，呈現(xiàn)相似的變化趨勢，下面以A 井為例(錄取所得數(shù)據(jù)見表 1)，分析規(guī)律。

　　表 1 盤根盒扭矩-功率隨時(shí)間變化表

　　由表 1 繪制時(shí)間-功率變化圖，如圖 3 所示。

　　由圖 3，根據(jù)有功功率隨時(shí)間變化，將整個區(qū)間劃分為速降區(qū)、緩降區(qū)和平穩(wěn)區(qū)。 其中速降區(qū)位于0～48 h 內(nèi)，該區(qū)域內(nèi)功率隨時(shí)間降速很快，但其值仍較高;緩降區(qū)位于 45～144 h 內(nèi)，功率降低幅度變緩，但仍處于較高水平;144 h 后功率曲線進(jìn)入平穩(wěn)區(qū)，功率變化趨于平緩，耗電量達(dá)到極低。

　　1.3 盤根上緊周期制定

　　高沖次(n=8 次/min)時(shí)，在平穩(wěn)區(qū)可以獲得極低的有功功率，且整個平穩(wěn)區(qū)持續(xù)時(shí)間較長(4 d)。盤根消耗主要受盤根和光桿間摩擦次數(shù)影響，每分鐘摩擦次數(shù)越多，盤根消耗越大，越容易變松。因此，低沖次井盤根變松時(shí)間要長于高沖次井，也就是說，當(dāng)抽油機(jī)沖次 n<8 次/min 時(shí)，盤根扭矩降至 40 N·m所需時(shí)間必大于 4 d。 因此，4 d 可作為抽油機(jī)沖次n≤8 次/min 時(shí)，現(xiàn)場操作人員對盤根維護(hù)周期。 通過查詢表1， 平穩(wěn)區(qū)對應(yīng)的盤根扭矩值為 50.5～40N·m。 因此，將抽油機(jī)盤根額定上緊扭矩確定為 50N·m，調(diào)整周期定為 4 d。

　　2 調(diào)盤根配套技術(shù)——定扭矩盤根盒

　　一般情況下， 現(xiàn)場工人可使用移動式扭矩扳手調(diào)盤根。調(diào)盤根時(shí)，將扭矩扳手端部插頭與盤根扳桿上的固定六角頭配合，順時(shí)針轉(zhuǎn)動扳手即可上緊盤根。

　　該方法雖然技術(shù)上可行，但在管理過程中，發(fā)現(xiàn)雖然配備了扭矩扳手，并要求工人現(xiàn)場按照 50 N·m扭矩上緊盤根， 但部分工人為了減輕每 4 d 就要調(diào)一次盤根的工作量，仍將盤根緊至 150 N·m 以上，這樣直至下次盤根流油(40 N·m 左右)，可間隔 9 d再實(shí)施盤根調(diào)緊工作。 這種問題直接造成了定扭矩調(diào)盤根無法有效實(shí)施，無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的節(jié)能效果。

　　基于以上問題，設(shè)計(jì)了一種定扭矩盤根盒，這種

　　盤根盒可實(shí)現(xiàn)在扭矩達(dá)到 50 N·m 以后，工人無法

　　繼續(xù)上緊盤根，避免了以上問題的發(fā)生。

　　抽油機(jī)井定扭矩值盤根盒在原有盤根盒基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，在盤根壓帽處增加了棘輪棘爪式定扭矩機(jī)構(gòu)，保留了原有盤根盒密封蓋、扳桿、大壓帽、偏心球頭和彈簧等組成部分(圖 4)。該設(shè)計(jì)可通過旋緊和旋松調(diào)節(jié)螺母起到預(yù)設(shè)壓緊和放松彈簧的目的，以此改變棘輪棘爪定扭矩范圍，目前預(yù)設(shè) 3 個松緊檔位，分別為 50 N·m、60 N·m 和 70 N·m。

　　實(shí)際中，在完成加盤根并對盤根壓帽旋緊時(shí)，通過扳桿、 棘輪棘爪式定扭矩機(jī)構(gòu)帶動盤根壓帽一起向下旋轉(zhuǎn)上扣，隨扳桿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)上扣，內(nèi)部壓帽逐漸壓緊盤根，扳桿和定扭矩機(jī)構(gòu)處的扭矩達(dá)到預(yù)設(shè)值(50 N·m)時(shí)，棘輪向外推動棘爪并壓縮彈簧，棘輪和棘爪間失去傳動作用， 造成棘爪沿棘輪圓周方向空轉(zhuǎn)，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)扳桿，盤根也不再繼續(xù)上緊，達(dá)到定扭矩的目的。

　　目前應(yīng)用定扭矩盤根盒 135 口井， 年內(nèi)累計(jì)節(jié)電 9.72×104 kW·h，電費(fèi)按 0.637 1 元/kW·h 計(jì)算，年節(jié)省費(fèi)用 6.19 萬元。 定扭矩盤根盒是在原來盤根盒的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上改造而成，改造費(fèi)用為 155 元/個，135口井總投資為 2.09 萬元。年內(nèi)投資回收比為 1:2.96，投資回收期約為 123 d。

　　3 結(jié)論

　　1)抽油機(jī)井隨盤根上緊，能耗升高。在保證盤根不漏油的情況下，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，可適當(dāng)降低上緊扭矩。

　　2)盤根扭矩調(diào)緊后，隨盤根與光桿間配合變松，有功功率也隨之變化，先后經(jīng)歷速降區(qū)、緩降區(qū)和平穩(wěn)區(qū);其中平穩(wěn)區(qū)可以獲得極低的有功功率，持續(xù)大概4d， 對于沖次 n≤8 次/min 抽油機(jī)井，盤根額定上緊扭矩可定為 50 N·m。

　　3)抽油機(jī)井定扭矩盤根盒的應(yīng)用方便了現(xiàn)場操作和對工人按規(guī)定調(diào)盤根的管理，較好地控制了抽油機(jī)井盤根這一節(jié)點(diǎn)的能耗，實(shí)現(xiàn)了節(jié)電。

　　參考文獻(xiàn)：

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