【摘要】抽油機井口盤根是影響抽油機傳動效率的重要因素，盤根松緊度對抽油機的系統(tǒng)效率和耗電量有直接影響。針對目前盤根松緊度無法實現(xiàn)定量管理，通過應用盤根扭矩扳手，研究抽油機井盤根扭矩與耗電量之間的變化規(guī)律，確定出合理的盤根扭矩工作區(qū)間，實現(xiàn)了抽油機井盤根松緊度的定量管理，試驗井平均單井日節(jié)電2.74 kWh，節(jié)電率為2.97%，現(xiàn)場應用取得較好節(jié)能效果。

　　【關鍵詞】抽油機井;窄V盤根;扭矩;耗電量

　　礦場實踐表明，盤根松緊度對抽油機井耗電量有影響。盤根過松會導致井口漏油，盤根過緊會引起電流上升、耗電量增加，目前在這方面還沒有開展定量化研究，因此開展盤根盒松緊度定量研究工作，使盤根松緊度控制在合理區(qū)間，對降低抽油機井能量損耗具有十分重要的意義。

　　2014 年4 月，選擇第二油礦十一區(qū)二隊作為抽油機井盤根松緊度節(jié)能管理試驗區(qū)，試驗應用了盤根扭矩扳手， 全隊共有抽油機井184 口， 開井160口，采用窄V 型盤根。

　　1 窄V 盤根

　　1.1 結構及性能特點

　　窄V 盤根橫斷面結構見圖1。

　　窄V 盤根橫截面近似等腰梯形，包布層、壓縮層、纖維層、緩沖層、強力層、伸張層和聯(lián)結層共7層結構，具有以下優(yōu)越的特性[1]。

　　1) 具有一定的彈縮性。當盤根受壓蓋壓緊時能產(chǎn)生足夠的徑向變形從而對光桿及盤根盒表面可以施加所需要的正壓力，達到密封的目的。

　　2) 具有潤滑性。與相對運動的光桿接觸的包布層的浸油性非常好，能夠很好地潤滑運動接觸面;與光桿接觸的梯形短邊會形成一個狹窄的具有一定滲透性的儲油通道，源源不斷地向包布層提供潤滑劑(產(chǎn)液中的原油)， 保證整個密封段潤滑良好。

　　3) 具有耐磨性。由于采用耐磨包布層等多層結構，且潤滑效果良好， 減少了摩擦系數(shù)和摩擦力，保證了盤根的耐磨性和使用壽命。

　　4) 對油井產(chǎn)出液具有適應性。使盤根在使用過程中耐腐蝕、不溶漲，利于密封。

　　1.2 節(jié)能原理

　　抽油機井隨著盤根上緊度的增加， 正壓力增加，且接觸面潤滑效應變差，摩擦系數(shù)增加，因而光桿與盤根之間的摩擦力增加，抽油機井的至高懸點載荷、至低懸點載荷以及交變載荷都會相應增加，根據(jù)抽油機平衡原理，無論上沖程、下沖程，電動機都要多輸出能量，即能耗增加。反之，抽油機井隨著盤根松緊度的降低，電動機要少輸出能量，有功功率會相應下降，達到節(jié)能目的，節(jié)能量的大小與盤根松緊度下降幅度密切相關。

　　2 窄V 盤根扭矩扳手的改進

　　原來的盤根扭矩扳手， 由扭力計和轉(zhuǎn)換頭組成，由于扭力桿尺寸較長，不便于攜帶使用和隨時對松緊度進行檢查，制約了該工具的推廣，為此需要進行改進。

　　不足之處是給加盤根帶來一定的不便。

　　將原來的盤根扭矩扳手縮小尺寸(圖2)，并作防盜連接處理后，焊接到盤根盒壓蓋上，這樣單井就能夠?qū)崿F(xiàn)“在線”測量，方便盤根松緊度日常檢查調(diào)整和隨機抽查， 同時對加盤根的影響也會減小。

　　3 盤根松緊度節(jié)能規(guī)律研究

　　3.1 盤根上緊扭矩隨扳手旋轉(zhuǎn)角度變化

　　采用角度盤研究新舊盤根上緊扭矩隨扳手旋轉(zhuǎn)角度的變化規(guī)律。以盤根松緊度40 Nm 為起點，每旋轉(zhuǎn)π/2，記錄一次扭矩值，直到200 Nm，分別繪制曲線，見圖3。

　　從曲線可以看出，隨著旋轉(zhuǎn)角度的增大，盤根扭矩也隨之上升，新盤根上升速度比舊盤根快。

　　3.2 懸點載荷隨上緊扭矩的變化

　　將盤根松緊度由40 Nm 調(diào)整到200 Nm，每10 Nm一個點，通過測量示功圖得到各點的懸點載荷值，每個點測5 個示功圖，取中間3 個值的平均值作為該點的懸點載荷值，以盤根松緊度為橫坐標，以懸點載荷為縱坐標繪制曲線，見圖4。

　　從圖4 可以看出，隨著盤根松緊度的增加，上限載荷上升，下限載荷下降導致電動機額外做功，能耗也隨之增加。

　　3.3 日耗電量隨上緊扭矩的變化規(guī)律

　　將盤根松緊度由40 Nm 調(diào)整到200 Nm，每10 Nm一個點， 通過系統(tǒng)效率測試儀測量各點的有功功率，每個點測5 個的有功功率值，取中間3 個值的平均值作為該點的的有功功率，然后折算出日耗電量。以盤根松緊度為橫坐標，以日耗電量為縱坐標繪制曲線，見圖5。

　　從圖5 看出， 隨著扭矩增加， 日耗電量增加，端點差值達到20.5 kWh。

　　3.4 盤根松緊度自然遞減規(guī)律

　　盤根上緊后，其扭矩值隨時間自然遞減。選擇機型、產(chǎn)液量、沖速不同的2 口井，研究盤根松緊度的自然遞減規(guī)律， 并確定合理的松緊度控制范圍，試驗井基礎數(shù)據(jù)見表1。

　　3.4.1 X11-5-SB4022 井自然遞減規(guī)律

　　將盤根緊至200 Nm 后， 每2 h 錄取一次扭矩值，待下降趨勢穩(wěn)定后延長錄取周期，直至盤根出現(xiàn)微漏為止。根據(jù)所記錄數(shù)據(jù)繪制扭矩隨時間自然遞減曲線和有功功率隨時間自然遞減曲線，見圖6、圖7。

　　從圖6 可以看出，當盤根緊至200 Nm 時早先的24 h 內(nèi)扭矩遞減速度特快， 24 h 后就已經(jīng)遞減至110 Nm，隨后盤根扭矩隨時間遞減變緩，第5 天降至60 Nm，第10 天降至40 Nm。

　　統(tǒng)計以往松緊度維護上限值一般在110 Nm 左右，根據(jù)經(jīng)驗規(guī)定合理上限值為60 Nm，下限值為40 Nm[2]， 這樣該井原維護周期9 天， 現(xiàn)維護周期5 天。

　　用積分法計算電量，原平均日耗電109.79 kWh，現(xiàn)平均日耗電106.93 kWh，日節(jié)電2.86 kWh，節(jié)電率2.60%。

　　3.4.2 X12-1-B287 井自然遞減規(guī)律

　　同X11-5-SB4022 井一樣， 根據(jù)所記錄數(shù)據(jù)繪制扭矩隨時間自然遞減曲線和有功功率隨時間自然遞減曲線，見圖8、圖9。

　　該井原維護周期9 天，現(xiàn)維護周期5 天。用積分法計算電量， 原平均日耗電74.28 kWh， 現(xiàn)平均日耗電71.67 kWh，日節(jié)電2.61 kWh，節(jié)電率3.52%。

　　通過對上述2 口井盤根松緊度的自然遞減規(guī)律的研究，試驗井平均單井日節(jié)電2.74 kWh，節(jié)電率2.97% ， 平均單井年節(jié)電904.2 kWh， 創(chuàng)節(jié)電效益569.65 元。

　　4 結論

　　1) 改進后的扭矩扳手可以安裝在井口盤根盒上，方便了攜帶及避免了盤根松緊度的定量維護和現(xiàn)場檢查，可以推廣應用，為實現(xiàn)盤根松緊度管理節(jié)能創(chuàng)造了條件。

　　2) 隨著盤根上緊度扭矩值的增加，上限懸點載荷上升，下限懸點載荷下降，能耗增加;反之，能耗降低。

　　3) 盤根扭矩維護界限值為40~60 Nm，維護周期為4~5 天。

　　4) 采用積分法計算節(jié)電量比簡單對比法更準確，節(jié)電率為2%左右。

　　【參考文獻】

　　[1] 杜永彬.抽油機聯(lián)組齒形窄V 帶設計研究[D].東營:中國石油大學(華東):崔學政,2011.

　　[2] 李陽. 抽油機井皮帶和盤根松緊度與能耗影響關系[J].石油石化節(jié)能,2010(6):17-18.

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