1、晉中市科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目可行性研究報(bào)告項(xiàng)目類(lèi)別：工業(yè) 項(xiàng)目名稱(chēng)：節(jié)能型油田用數(shù)字化抽油機(jī)的研發(fā)項(xiàng)目申報(bào)單位：晉中豐億機(jī)械有限公司（蓋章）目 錄一、項(xiàng)目概述31、項(xiàng)目提出背景、意義及必要性32、攻關(guān)目標(biāo)和內(nèi)容43、項(xiàng)目形成成果、知識(shí)產(chǎn)權(quán)及完成時(shí)間3二、項(xiàng)目立項(xiàng)的必要性及市場(chǎng)需求分析51、項(xiàng)目技術(shù)攻關(guān)的必要性52、項(xiàng)目的市場(chǎng)需求分析6三、相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及國(guó)內(nèi)現(xiàn)有工作基礎(chǔ)71國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀、專(zhuān)利等知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況分析和國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的工作基礎(chǔ)72國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)8四、項(xiàng)目計(jì)劃目標(biāo)及主要研究?jī)?nèi)容91、主要目標(biāo)92、研究與開(kāi)發(fā)內(nèi)容103、項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵，包括技術(shù)難點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn)10五、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益分析

2、121、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析122、推廣應(yīng)用前景分析133、項(xiàng)目實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)分析13六、計(jì)劃實(shí)施年限、經(jīng)費(fèi)預(yù)算及來(lái)源渠道141、年度計(jì)劃142、經(jīng)費(fèi)預(yù)算143、經(jīng)費(fèi)來(lái)源15七、必要的支撐條件、組織措施及實(shí)施方案1、必要的支撐條件152、組織管理的措施163、組織實(shí)施的方案17 八、其它說(shuō)明17九、科技行政主管部門(mén)意見(jiàn)17一、項(xiàng)目概述1、項(xiàng)目提出背景、意義及必要性20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)東部各主要油田相繼進(jìn)入中高含水開(kāi)發(fā)期。為確保高效生產(chǎn)，對(duì)抽油機(jī)的要求呈現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn)：一是急需采用長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，以增加油井的產(chǎn)液量；二是為了降低油井的單位生產(chǎn)成本，對(duì)抽油機(jī)的節(jié)能性提出了更高的要求。其次就目前抽油機(jī)耗電量

3、大，工作效率、能量利用率低這一現(xiàn)狀仍是我國(guó)抽油機(jī)研究的重點(diǎn)之一，在抽油機(jī)效率和節(jié)能方面，還有很大的提升空間，具有非常誘人的前景。目前，國(guó)內(nèi)外油田大多數(shù)用的是游梁式抽油機(jī)，在實(shí)際操作過(guò)程中存在能耗高、體積大、操作復(fù)雜等弊端，中國(guó)石油、中國(guó)海油都推廣使用智能節(jié)能型抽油機(jī)。國(guó)內(nèi)雖然有生產(chǎn)抽油機(jī)的廠家很多，多數(shù)廠家其產(chǎn)品技術(shù)含量低，能耗高，不具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；具有上述抽油機(jī)生產(chǎn)能力的廠家不足十家，產(chǎn)能僅滿足市場(chǎng)需求的60%，大量智能型節(jié)能型抽油機(jī)依靠從美國(guó)、加拿大、俄羅斯等國(guó)家進(jìn)口，進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格比國(guó)內(nèi)同型號(hào)的產(chǎn)品貴80%。因此，研發(fā)推廣節(jié)能型數(shù)字化抽油機(jī)市場(chǎng)潛力巨大，有待于進(jìn)一步的挖掘。長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的研制

4、應(yīng)用能力不足一直是我國(guó)抽油機(jī)發(fā)展的瓶頸，長(zhǎng)沖程抽油機(jī)具有減小沖程損失、提高系統(tǒng)效率、延長(zhǎng)機(jī)桿泵的使用壽命、減少故障及提高整機(jī)運(yùn)行質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。因此, 發(fā)展長(zhǎng)沖程抽油機(jī)對(duì)當(dāng)前我國(guó)老油田高含水井后期開(kāi)采, 減緩產(chǎn)量遞減速度, 開(kāi)采稠油、低滲透油田以及沙漠油田深井及超深井的機(jī)械開(kāi)采, 都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。游梁式抽油機(jī)的局限性十分突出，多方面事實(shí)說(shuō)明，長(zhǎng)沖程、低沖次、低功耗的無(wú)游梁式抽油機(jī)是今后抽油機(jī)發(fā)展的主要方向。為適應(yīng)油田采油需要, 在適當(dāng)發(fā)展游梁式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的同時(shí), 應(yīng)加速開(kāi)發(fā)各類(lèi)無(wú)游梁式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)。開(kāi)發(fā)無(wú)游梁曲柄搖桿輪式斜井抽油機(jī)和大型斜直井抽油機(jī)將對(duì)我國(guó)油氣資源開(kāi)采有重要意義。根據(jù)我國(guó)實(shí)

5、際情況, 發(fā)展無(wú)游梁大沖程、低能耗、具有高適應(yīng)性的直井抽油機(jī)和斜井抽油機(jī), 將是我國(guó)今后抽油機(jī)發(fā)展的主要方向。近年來(lái)，變頻技術(shù)在抽油機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用。利用變頻控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整工作參數(shù)，提高電機(jī)功率因數(shù)，減小供電電流，還可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟起動(dòng)，減小沖擊，并可根據(jù)油井供液能力實(shí)時(shí)調(diào)整沖次頻率，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)節(jié)能效果；另外，研究開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化抽油裝置，根據(jù)抽油機(jī)井特性實(shí)時(shí)控制和改變抽油狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高效智能化采油。如美國(guó)NSCO公司智能抽油機(jī)，采用微處理器和自適應(yīng)電子控制器進(jìn)行控制與監(jiān)測(cè)，具有功能多、抽油效率高、自動(dòng)化程度高、經(jīng)濟(jì)性好、安全可靠、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，數(shù)字化抽油機(jī)的研發(fā)勢(shì)在必行。 煤層氣的主要

6、成分是甲烷，這使得煤層氣可以作為優(yōu)質(zhì)民用燃料、工業(yè)燃料、化工原料、液化天然氣燃料和合成油原料等。 煤層氣作為民用燃料，和煤炭比較具有熱值高、污染小、使用安全等特點(diǎn)，不需龐大的凈化處理裝置，不腐蝕、不堵塞輸氣設(shè)備。我國(guó)煤層氣資源豐富，埋深2000m以淺煤層氣地質(zhì)資源量約36萬(wàn)億立方米，資源量位列俄羅斯、加拿大之后，居世界第三位。主要分布在華北和西北地區(qū)。其中，華北地區(qū)賦存的煤層氣地質(zhì)資源量占全國(guó)煤層氣地質(zhì)資源總量的56.3%。山西是煤炭資源大省，煤炭資源非常豐富。近年來(lái)，我國(guó)煤層氣勘探開(kāi)發(fā)的探索腳步不斷加快，煤層氣成藏條件與機(jī)制探索在國(guó)家層面上展開(kāi)，煤層氣地質(zhì)研究進(jìn)入了求源和成藏作用探索過(guò)程；大

7、井網(wǎng)煤層氣勘探開(kāi)發(fā)試驗(yàn)取得突破，水平羽狀井、叢式井等技術(shù)在煤層氣開(kāi)發(fā)中得到應(yīng)用，對(duì)二氧化碳注入等新的增產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，晉城地區(qū)開(kāi)始了煤層氣商業(yè)化生產(chǎn)，與美國(guó)、加拿大等國(guó)對(duì)外合作取得成果，中國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)的雛形已經(jīng)形成。我國(guó)煤層氣開(kāi)采技術(shù)同發(fā)達(dá)國(guó)家比還有差距，當(dāng)前，在全世界的煤層氣工業(yè)界，已大量采用的成熟開(kāi)發(fā)方式是壓力衰竭法，即利用不同方法使煤層中的氣體壓力降低，隨著氣體壓力的降低，煤層氣由吸附態(tài)經(jīng)過(guò)解吸變?yōu)橛坞x態(tài)，游離態(tài)煤層氣通過(guò)各種裂隙（縫）流入煤層氣井，直至煤層中氣體壓力很低。壓力衰竭法包括地面垂直井、采動(dòng)區(qū)井（GOBWELL）、煤礦井下水平井等開(kāi)采方式，這3 種方式在我國(guó)都不同程度地

8、被采用。由于技術(shù)進(jìn)步， 現(xiàn)已出現(xiàn)了注氣（N2、CO2） 增產(chǎn)、羽狀水平井等先進(jìn)的煤層氣開(kāi)發(fā)方式，可以大大提高煤層氣的采收率；這些技術(shù)目前僅在美國(guó)、加拿大等少數(shù)國(guó)家的局部地區(qū)進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)，尚未被大規(guī)模采用?；谶@些情況，當(dāng)前我國(guó)煤層氣資源評(píng)價(jià)所依據(jù)的現(xiàn)今開(kāi)發(fā)技術(shù)是壓力衰竭法，以地面垂直井為主要開(kāi)采方式。近幾年國(guó)家出臺(tái)一系列促進(jìn)煤層氣發(fā)展的優(yōu)惠政策,鼓勵(lì)煤層氣開(kāi)發(fā)。比如,煤層氣價(jià)格按市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)原則,由供需雙方協(xié)商確定,國(guó)家不限價(jià);對(duì)煤層氣勘探開(kāi)發(fā)作業(yè)的設(shè)備等免征進(jìn)口關(guān)稅和進(jìn)口環(huán)節(jié)增值稅等;煤層氣利用還有0.2元/立方米的補(bǔ)貼。抽油機(jī)是煤層氣抽采的地面主要設(shè)備，未來(lái)的市場(chǎng)需求十分廣闊。2、攻關(guān)目標(biāo)和內(nèi)容

9、有油井參數(shù)和電參數(shù)的采集和傳輸；抽油機(jī)遠(yuǎn)程啟停；語(yǔ)音提示/報(bào)警；軟啟動(dòng)和過(guò)載保護(hù)；最佳工作沖次的判斷及調(diào)節(jié)；抽油機(jī)平衡的判斷與調(diào)節(jié)以及與站控系統(tǒng)軟件的通訊3、項(xiàng)目形成成果、知識(shí)產(chǎn)權(quán)及完成時(shí)間項(xiàng)目完成后，可形成數(shù)字抽油機(jī)一臺(tái)，預(yù)計(jì)可申報(bào)實(shí)用新型專(zhuān)利兩項(xiàng)。項(xiàng)目完成時(shí)間：2015年12月二、項(xiàng)目立項(xiàng)的必要性及市場(chǎng)需求分析1、項(xiàng)目攻關(guān)的必要性長(zhǎng)慶油田地處鄂爾多斯盆地，橫跨陜、甘、寧、蒙、晉五?。ㄗ灾螀^(qū)），是典型的“三低”油田。依據(jù)“十二五”規(guī)劃，到2015年，長(zhǎng)慶油田油氣當(dāng)量將達(dá)到5000萬(wàn)噸，油井總數(shù)也將達(dá)到5萬(wàn)口。年耗電量接近10億千瓦時(shí)，占油田生產(chǎn)總用電量的60，是主要的耗能大戶。我國(guó)抽油機(jī)的數(shù)

10、量在10萬(wàn)臺(tái)以上，電動(dòng)機(jī)總?cè)萘吭?500MW，每年耗電量逾百億千瓦時(shí)。抽油機(jī)的工作效率特別低，在我國(guó)平均效率為25.90%，而國(guó)外平均水平為30.50%。年節(jié)能潛力可達(dá)到幾十億千瓦時(shí)。為進(jìn)一步提高抽油機(jī)采油系統(tǒng)效率，節(jié)約能源，降低開(kāi)采成本，對(duì)建立低碳節(jié)約型企業(yè)、實(shí)現(xiàn)油田經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)，研制開(kāi)發(fā)數(shù)字化抽油機(jī)就顯得尤為重要。2、項(xiàng)目的市場(chǎng)需求分析“節(jié)能減排，是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策，也是打造低碳油田的現(xiàn)實(shí)需要?！蔽覈?guó)油田不像中東油田那樣有很強(qiáng)的自噴能力，多為低滲透的低能、低產(chǎn)油田。以電換油或者以水換油是我國(guó)油田的現(xiàn)狀，因而，電費(fèi)在我國(guó)的石油開(kāi)采成本中占了相當(dāng)大的比例，據(jù)估計(jì)，中國(guó)石油天然氣股份公司平均每

11、噸原油成本中的電費(fèi)支出占到2030%，地方油田生產(chǎn)成本中的電費(fèi)支出更大，所以，石油行業(yè)十分重視節(jié)約電能。隨著油田的不斷開(kāi)發(fā)，地層能量逐漸消耗，長(zhǎng)沖程、低沖次以及沖程、沖次在線可調(diào)成為油田機(jī)械采油設(shè)備的發(fā)展方向。目前國(guó)內(nèi)抽油機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)很少有大的創(chuàng)新，導(dǎo)致了抽油機(jī)的運(yùn)行效率仍然較低。據(jù)資料顯示，國(guó)內(nèi)抽油機(jī)的運(yùn)行效率僅為25.96%，而國(guó)外平均水平為30.05%。國(guó)內(nèi)目前的節(jié)能型抽油機(jī)主要包括異相曲柄平衡抽油機(jī)、前置式抽油機(jī)、雙驢頭抽油機(jī)等，雖然各種形式的節(jié)能型抽油機(jī)都比常規(guī)抽油機(jī)節(jié)能。在分析以上幾種節(jié)能型抽油機(jī)現(xiàn)場(chǎng)使用情況后，我們進(jìn)行了市場(chǎng)調(diào)研，并借助于業(yè)內(nèi)專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)，最終開(kāi)發(fā)了“數(shù)字化抽油機(jī)”這

12、一新型節(jié)能設(shè)備。三、相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及國(guó)內(nèi)現(xiàn)有工作基礎(chǔ)1國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀抽油機(jī)是有桿抽油系統(tǒng)中最主要舉升設(shè)備。根據(jù)是否有游梁，可分為游梁式抽油機(jī)和無(wú)游梁式抽油機(jī)。經(jīng)過(guò)一百多年的實(shí)踐和不斷的改進(jìn)創(chuàng)新，抽油機(jī)不管是結(jié)構(gòu)形式還是在使用功能上，都產(chǎn)生了很大的變化。特別是近幾十年來(lái)，世界對(duì)原油的需求量不斷加大，對(duì)油田深度開(kāi)采的能力有了更進(jìn)一步的要求，在很大程度上加快了抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展的速度，催生出多種類(lèi)型。目前, 國(guó)內(nèi)抽油機(jī)制造廠有數(shù)十家, 產(chǎn)品類(lèi)型已多樣化, 但游梁式抽油機(jī)仍處于主導(dǎo)地位。根據(jù)公開(kāi)發(fā)表的資料統(tǒng)計(jì), 我國(guó)現(xiàn)有6 大類(lèi)共45 種新型抽油機(jī), 并且每年約有30 種新型抽油機(jī)專(zhuān)利, 十

13、多種新試制抽油機(jī), 已形成了系列, 基本滿足了陸地油田開(kāi)采的需要。各種新型節(jié)能游梁式抽油機(jī)如雙驢頭式抽油機(jī)、前置式抽油機(jī)、異相曲柄平衡抽油機(jī)、前置式氣平衡抽油機(jī)、下偏杠鈴系列節(jié)能抽油機(jī)和用窄V 形帶傳動(dòng)的常規(guī)抽油機(jī)等均已在全國(guó)各個(gè)油田推廣應(yīng)用, 并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。長(zhǎng)沖程、低沖次的無(wú)游梁式抽油機(jī)的研制也取得了一些進(jìn)展, 如由勝利油田研制的無(wú)游梁鏈條抽油機(jī), 經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)十幾個(gè)油田稠油及叢式井的推廣使用, 在低沖次抽油和抽稠油方面已初見(jiàn)成效。此外, 桁架結(jié)構(gòu)的滑輪組增距式抽油機(jī)、滾筒式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)已在某些油田進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn); 齒輪增距式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的研制工作也取得了新的進(jìn)展; 質(zhì)量輕、成本低、便

14、于調(diào)速和調(diào)整沖程的液壓抽油機(jī)經(jīng)過(guò)幾年的研制和工業(yè)性試采油, 也積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。其他型式新穎的抽油機(jī)如數(shù)控抽油機(jī)、連續(xù)抽油桿抽油機(jī)、車(chē)載抽油機(jī)、磨擦式抽油機(jī)、六連桿游梁式抽油機(jī)和斜直井抽油機(jī)等也正處于不斷改造和試生產(chǎn)過(guò)程中。然而，游梁式抽油機(jī)的缺點(diǎn)是不容易實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程低沖次的要求，因而不能滿足稠油井、深抽井和吉?dú)饩捎妥鳂I(yè)的需要。同時(shí)，長(zhǎng)沖程低沖次的無(wú)游梁式抽油機(jī)的性能尚有待完善 (如油田正在使用的鏈條式抽油機(jī)還存在鏈條壽命短、換向沖擊載荷大和鋼絲繩易斷、導(dǎo)軌剛度不足容易變形等問(wèn)題)，而且品種規(guī)格還很少，不能適應(yīng)當(dāng)前石油工業(yè)的發(fā)展。 液壓抽油機(jī)至今仍處在研制階段。2國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)世界范圍內(nèi)抽

15、油機(jī)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)是向著多樣化、超大載荷、長(zhǎng)沖程、節(jié)能型、無(wú)游梁式和自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。（1） 朝著大型化方向發(fā)展隨著世界油氣資源的不斷開(kāi)發(fā)，開(kāi)采油層深度逐年增加，石油含水量也在不斷增多，采用大泵提液采油工藝和開(kāi)采稠油等，都要求采用大型抽油機(jī)，所以近年來(lái)，國(guó)外出現(xiàn)了許多大載荷抽油機(jī)，如前置式氣平衡抽油機(jī)最大載荷213kN，氣囊平衡抽油機(jī)最大載荷227kN等。還會(huì)出現(xiàn)更大載荷新型抽油機(jī)。采用長(zhǎng)沖程抽油方式，抽油效率高，抽油機(jī)壽命長(zhǎng)，動(dòng)載荷小，排量穩(wěn)定，具有較好的采油經(jīng)濟(jì)效益，所以近年來(lái)國(guó)外出現(xiàn)了許多長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，如法國(guó)Mape公司抽油機(jī)，最大沖程10m35；美國(guó)WGCO公司抽油機(jī)最大沖程2

16、4.38m，NSCO公司抽油機(jī)最大沖程27.48m；原蘇聯(lián)鋼帶式超長(zhǎng)沖程抽油機(jī)最大沖程1500m。長(zhǎng)沖程抽油機(jī)全部采用低沖次抽油方式，Mape公司抽油機(jī)最大沖次5min，GDCO公司抽油機(jī)最大沖次為3min。（2）朝著低能耗方向發(fā)展為了減少能耗，提高采油經(jīng)濟(jì)效益，近年來(lái)國(guó)外研制與應(yīng)用了許多節(jié)能型抽油機(jī)。例如異相型抽油機(jī)節(jié)電15%35%；前置式抽油機(jī)節(jié)電36.8%；前置式氣平衡抽油機(jī)節(jié)電35%；輪式抽油機(jī)節(jié)電50%80%；大圈式抽油機(jī)節(jié)電30%；自動(dòng)平衡抽油機(jī)節(jié)電30%50%；低矮型抽油機(jī)節(jié)電5%20%；ROTAFLEX抽油機(jī)節(jié)電25%；智能抽油機(jī)節(jié)電17.4%；螺桿泵采油系統(tǒng)節(jié)電40%50%。

17、（3）朝著精確平衡方向發(fā)展近年來(lái)國(guó)外很重視改進(jìn)和提高抽油機(jī)的平衡效果，使抽油機(jī)得到更精確平衡。例如變平衡力矩抽油機(jī)，可使上沖程平衡力矩大于下沖程力矩。前置式氣平衡抽油機(jī)，由于可在動(dòng)態(tài)下調(diào)節(jié)氣平衡，平衡效果較好。氣囊平衡抽油機(jī)有90%以上載荷得到平衡。雙井抽油機(jī)可利用兩口油井抽油桿柱合理設(shè)計(jì)得到更精確的平衡。自動(dòng)平衡抽油機(jī)可保證在上下沖程每一瞬間得到較精確的平衡效果。（4）朝著高適應(yīng)性方向發(fā)展現(xiàn)代抽油機(jī)應(yīng)具有較高的適應(yīng)性，以便拓寬使用范圍。例如適應(yīng)各種自然地理和地質(zhì)構(gòu)造條件抽油的需要；適應(yīng)各種成分石油抽汲的需要；適應(yīng)各種類(lèi)型油井抽汲的需要；適應(yīng)深井抽油需要；適應(yīng)長(zhǎng)沖程抽油的需要；適應(yīng)節(jié)電的需要；

18、適應(yīng)精確平衡的需要；適應(yīng)無(wú)電源和間歇抽油的需要；適應(yīng)優(yōu)化抽油的需要等。（5）朝著長(zhǎng)沖程無(wú)游梁方向發(fā)展近年來(lái)國(guó)外研制與應(yīng)用了多種類(lèi)型長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，其中包括增大沖程游梁抽油機(jī)、增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)和長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)；實(shí)踐與理論分析表明，增大沖程游梁抽油機(jī)是常規(guī)游梁抽油機(jī)的發(fā)展方向；增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)是增大沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向；長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)是長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向。（6）朝著自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展近年來(lái)抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展的顯著標(biāo)志是自動(dòng)化和智能化。美國(guó)Baker提升系統(tǒng)公司、Delta-X公司、APS公司等均研制了自動(dòng)化抽油機(jī)，具有保護(hù)和報(bào)警功能，實(shí)時(shí)測(cè)得油井運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)顯示與記錄并通過(guò)計(jì)算

19、機(jī)進(jìn)行綜合計(jì)算分析，推出最優(yōu)工況參數(shù)，進(jìn)一步指導(dǎo)抽油機(jī)以最優(yōu)工況抽油。美國(guó)NSCO公司智能抽油機(jī)，采用微處理機(jī)和自適應(yīng)電子控制器進(jìn)行控制與監(jiān)測(cè)，具有抽油效率高、節(jié)電、功能多、安全可靠、自動(dòng)化程度高、經(jīng)濟(jì)性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。3國(guó)內(nèi)現(xiàn)有工作基礎(chǔ)抽油機(jī)的主要類(lèi)型有: 游梁式抽油機(jī)、寬帶式抽油機(jī)、鏈條式抽油機(jī)、數(shù)控抽油機(jī)、液壓抽油機(jī)、長(zhǎng)沖程抽油機(jī)、節(jié)能抽油機(jī)、計(jì)算機(jī)控制的抽油機(jī)、以及采用柔性構(gòu)件作傳動(dòng)的抽油機(jī)等。其中游梁式抽油機(jī)應(yīng)用最為普遍，其特點(diǎn)是: 游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、維修方便。抽油機(jī)的工作狀況為，24h野外連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)人看守，工作環(huán)境惡劣。而其它類(lèi)型的抽油機(jī)一般僅局限在特定的服役條

20、件下才能發(fā)揮它們的優(yōu)點(diǎn)。抽油機(jī)主要由底座,懸繩器,支架總成,驢頭,游梁,橫梁,連桿裝置,曲柄裝置,減速器,游梁支承,電機(jī)裝置和剎車(chē)裝置等部件組成。近幾年，在抽油機(jī)工作狀況和載荷特性研究、抽油機(jī)性能優(yōu)劣的評(píng)價(jià)方法、游梁式抽油機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的研究、驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)特性研究、抽油機(jī)分類(lèi)方式的研究、抽油機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)研究、新設(shè)計(jì)理論在抽油機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、抽油機(jī)平衡最佳條件的研究、對(duì)二次平衡技術(shù)的認(rèn)識(shí)、新機(jī)型的研制、現(xiàn)有抽油機(jī)的增強(qiáng)改造以及抽油機(jī)主要零部件的研究等科研成果中取得較大進(jìn)展。選擇合適的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是抽油機(jī)設(shè)計(jì)、研究和使用工作者關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。抽油機(jī)的扭矩特點(diǎn)是渡動(dòng)較大，且存在負(fù)扭矩，這就

21、要求驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)，不僅電動(dòng)機(jī)本身在較寬的載荷率下工作效率較高，而且更重要的是符合抽油機(jī)的載荷狀態(tài)，使抽油機(jī)懸點(diǎn)加速度變化趨于均勻，抽油機(jī)主要構(gòu)件如連桿、支架的受力，特別是減速器承受的扭矩有所改善，平衡效果變優(yōu)。即不僅要求驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)節(jié)能，而且要求電動(dòng)機(jī)的特性使抽油機(jī)的工作狀態(tài)和有桿采抽系統(tǒng)最優(yōu)。這點(diǎn)，已經(jīng)得到大多數(shù)研究人員和油田工程師的認(rèn)可。四、項(xiàng)目計(jì)劃目標(biāo)及主要研究?jī)?nèi)容1、主要目標(biāo)（1）油氣井參數(shù)、電參數(shù)采集和傳輸。（2）抽油機(jī)遠(yuǎn)程啟停：接收上位機(jī)指令實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)遠(yuǎn)程啟停。（3）語(yǔ)音提示/報(bào)警：按照上位機(jī)指令，進(jìn)行語(yǔ)音提示和報(bào)警。（4）抽油機(jī)平衡度的自動(dòng)判定及調(diào)整。自動(dòng)監(jiān)測(cè)并實(shí)時(shí)顯

22、示抽油機(jī)的平衡狀況，可手動(dòng)或自動(dòng)將抽油機(jī)調(diào)整到最佳的平衡狀況，降低峰值電流，達(dá)到保護(hù)減速器和節(jié)能的目的。（5）抽油機(jī)最佳工作沖次的判定及調(diào)整。實(shí)時(shí)顯示抽油機(jī)的沖次?？梢允謩?dòng)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)沖次，也可以根據(jù)油井產(chǎn)液量大小，自動(dòng)尋找最佳沖次，并向上位機(jī)推薦最佳沖次。按照上位機(jī)指令，將抽油機(jī)調(diào)整到最佳沖次。在保證產(chǎn)液量的情況下，沖次調(diào)整到最小，達(dá)到最佳節(jié)能效果。（6）實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和過(guò)載保護(hù)。降低了啟動(dòng)慣性載荷，結(jié)合最佳平衡判定與調(diào)節(jié)技術(shù)，使抽油機(jī)的裝機(jī)功率降低一個(gè)檔，可降低井場(chǎng)電網(wǎng)容量30%。 2、研究與開(kāi)發(fā)內(nèi)容（1）數(shù)字化抽油機(jī)智能控制柜 數(shù)據(jù)采集傳輸模塊：實(shí)現(xiàn)本機(jī)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，并實(shí)現(xiàn)本機(jī)的邏輯運(yùn)算與

23、智能控制。 數(shù)據(jù)顯示模塊：實(shí)時(shí)顯示抽油機(jī)的沖次和平衡度。 工頻：包含了原有工頻控制柜的功能，具有工頻啟動(dòng)、停止、過(guò)流、過(guò)載、缺相等保護(hù)的功能。 變頻：可通過(guò)變頻器的變頻，調(diào)整抽油機(jī)沖次。并實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng)及多項(xiàng)保護(hù)功能。 工頻、變頻相互切換：當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)切換到工頻狀態(tài)。（2）一體化載荷懸繩器：將載荷傳感器嵌入到特制懸繩器中，對(duì)傳感器有效保護(hù)。 （3）傳感器：實(shí)現(xiàn)載荷和位移及電參數(shù)的實(shí)時(shí)采集與傳輸。（4）平衡調(diào)節(jié)裝置：包括控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具有手動(dòng)和自動(dòng)兩個(gè)功能，根據(jù)平衡度的大小，調(diào)節(jié)平衡重的力矩，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)平衡狀態(tài)的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。3、項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵，包括技術(shù)難點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn)技術(shù)難點(diǎn)

24、：1、數(shù)據(jù)采控模塊：監(jiān)視抽油機(jī)生產(chǎn)工況，可按隨意設(shè)定時(shí)間間隔采集油井功圖，采集油壓、套壓、油溫、動(dòng)液面等現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，遠(yuǎn)程智能控制抽油機(jī)啟停。2、節(jié)能模塊：具有空抽控制、間抽控制和連噴帶抽控制功能，可使抽油井、抽油機(jī)運(yùn)行在最佳工作狀態(tài)，也可起到節(jié)能增產(chǎn)的作用。3、診斷、安全模塊：通過(guò)功圖專(zhuān)家診斷軟件，可判斷當(dāng)前油井的實(shí)際工況如出沙、結(jié)蠟、供液不足、漏失、碰桿、脫桿等工況。對(duì)油桿卡桿、斷桿，盤(pán)根漏油，電機(jī)過(guò)流、斷相，油管漏失等進(jìn)行停機(jī)安全保護(hù)與報(bào)警。4、電能模塊：電能模塊可實(shí)現(xiàn)電機(jī)電力參數(shù)的采集,包括三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率，功率因數(shù)，今日耗電量、昨日耗電量等。5、故障主動(dòng)上報(bào)模塊：抽油機(jī)

25、現(xiàn)場(chǎng)故障主動(dòng)上報(bào)功能，最快速度應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。6、無(wú)線儀表接入模塊：支持接入無(wú)線負(fù)荷/位移傳感器、無(wú)線壓力傳感器、無(wú)線溫度傳感器，方便現(xiàn)。創(chuàng)新點(diǎn)：1、空抽控制油井的空抽會(huì)造成很大的危害，通過(guò)設(shè)置空抽控制點(diǎn)和停機(jī)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)空抽控制。當(dāng)實(shí)測(cè)功圖包含空抽控制點(diǎn)時(shí)，控制器認(rèn)為此時(shí)深井泵仍具有一定泵效，繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)連續(xù)測(cè)得的幾幅功圖（此值可設(shè)）均不包含此點(diǎn)時(shí)，控制器認(rèn)為深井泵發(fā)生空抽，自動(dòng)停機(jī)；當(dāng)停機(jī)一段時(shí)間，液面恢復(fù)后，又自動(dòng)啟抽，從而實(shí)現(xiàn)空抽控制。此控制方式可起到節(jié)能的作用。2、負(fù)荷超限控制當(dāng)抽油機(jī)正常工作時(shí)，負(fù)荷和負(fù)荷跨度處在一定的范圍之內(nèi)。當(dāng)抽油機(jī)出現(xiàn)異常，如卡桿或斷桿時(shí)，負(fù)荷或負(fù)荷跨度會(huì)超限，此

26、時(shí)控制器會(huì)給出報(bào)警信息并自動(dòng)停機(jī)，防止電機(jī)和泵損壞。3、峰谷節(jié)能控制抽油機(jī)控制器可定點(diǎn)設(shè)定抽油機(jī)的啟停，這樣抽油機(jī)就可根據(jù)生產(chǎn)需要，錯(cuò)開(kāi)用電高峰對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行管理。此控制方式也可起到節(jié)能的作用。4、連噴帶抽控制在新油田，油井在轉(zhuǎn)抽初期仍具有一定的自噴能力，如不加控制，采液量可能過(guò)高；若裝油嘴控制，連續(xù)抽一定時(shí)間后，井口壓力太高，易造成盤(pán)根漏，加大現(xiàn)場(chǎng)管理工作量；另外，抽油機(jī)無(wú)力消耗加大，會(huì)造成能源浪費(fèi)。采用連噴帶抽控制，可解決此問(wèn)題。此控制可起到節(jié)能的作用。五、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益分析1、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析（1）技術(shù)指標(biāo)節(jié)能2530%，按年產(chǎn)量1000臺(tái)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)節(jié)能：2000萬(wàn)千瓦時(shí)根據(jù)油井工況智能調(diào)節(jié)平衡，提高工效，減少設(shè)備維修費(fèi)用；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，控制可提高管理水平；（2）經(jīng)濟(jì)效益銷(xiāo)售收入：15000萬(wàn)元。銷(xiāo)售稅金：50萬(wàn)元項(xiàng)目毛利潤(rùn)1195.14萬(wàn)元（3）社會(huì)效益本項(xiàng)目綜合了國(guó)內(nèi)外采油機(jī)械的先進(jìn)技術(shù)，滿足了油田的節(jié)能要求，具有巨大的市場(chǎng)潛力。寄望在數(shù)字化抽油技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)油田采油機(jī)械的節(jié)能潛力。產(chǎn)品批量投產(chǎn)第一年，即可為社會(huì)創(chuàng)造80個(gè)崗位的就業(yè)機(jī)會(huì)。實(shí)施本項(xiàng)目將使油田節(jié)能工作的開(kāi)展更進(jìn)一步，為我國(guó)提倡的“綠色生產(chǎn)”貢獻(xiàn)力量，并對(duì)