节能液压泵及配套设施的研制及应用

　　在低碳环保生产的今天，石油行业既是生产能源的行业，又是能耗较大的行业。目前国内自喷井较少，绝大多数油井在采用有杆泵采油。在有杆泵采油过程中耗费在杆柱自重、杆柱摩擦、地面设备上的损耗较大。而目前所使用的各种无杆泵又受部分技术条件及设计原理的影响节能效果不明显，如水力喷射泵、电潜式离心泵、直线电机式柱塞泵等。因此急需一种更加节能的无杆泵抽油系统。

　　1 传统抽油设备的特点及存在问题

　　（1）经久耐用、维护方便，全世界80%采用常规有杆抽油泵，中国90%采用常规有杆抽油泵。（2）下行阻力大，抽油杆偏磨十分严重，容易造成抽油杆断脱和油管漏失。（3）系统效率低，抽油机的主要功率，大部分消耗在机械传动中，一般有用功仅为20%～40%。（4）泵效低。（5）受气体影响严重，甚至出现气锁。（6）维护成本高，传统抽油机地面部分体积庞大，维护繁琐，成本高。

　　2 节能液压泵原理

　　针对上述缺点利用地面下入液压管与油井油管形成液压液与油管内地层液U型管的原理，超低能耗地将地下原油举升至地面。地面动能只需克服地层液在油管内的摩阻、液压液在液压管内的摩阻、地层液到达地面后需举升的水头。

　　3 地面液压系统

　　3.1 地面液压系统方案

　　地面液压系统实施其主要由控制器、液压控制阀、液压泵、变频电机、流量计、信号放大器等组成，其可实现井下液压泵的动力供给、采油的自动控制、产量自动计量显示等功能。其中，控制器由PLC、触摸屏、变频器、继电器等组成，可通过操作面板按钮或触摸屏实现自动循环采油、单步运行以及手动调试控制。液压泵站采用旁置式，结构简单、可靠、维修方便。

　　3.2 液控系统原理及功能

　　地面液压系统的原理如图2所示，其中，三位五通电磁阀（6）可实现井下液压泵的上行、下行以及任意位置的停止；调速阀（3、4）和（2、5）二位二通电磁阀组成井下液压泵上行和下行的调速，以实现上行运行时间和下行运行时间的调整；电磁阀（7）和溢流阀（8）组成压力控制回路，溢流阀用于限定系统压力，电磁阀用于系统卸荷，以便空载时迅速启动。

　　3.3 液压站

　　据经验数据，由于系统油箱有效存储量大于250L（见计算部分），故采用旁置式结构，同时采用冷却器对液压油进行强制冷却（热天），寒冷天时采用加热器加热，保持恒温。其中，蓄能器可选配。

　　4 系统设计、计算

　　4.1 液压泵最大工作压力计算