孟憲琪++何志強

摘 要：有桿泵采油占我國油井的80%，由于與抽油機聯(lián)合工作的井下抽油泵載荷交替變化造成地面系統(tǒng)工作不平穩(wěn)，加劇了動力系統(tǒng)的無功消耗，導致抽油系統(tǒng)的低效率運行，造成了巨大的能源浪費。通過抽油機電機的輸入功率等電參數(shù)、油井示功圖、油井生產(chǎn)參數(shù)的測試、錄取和系統(tǒng)效率計算工作，對測試數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的節(jié)點分析，確定了造成抽油機系統(tǒng)效率低的因素，提高抽油機系統(tǒng)效率的目的。

關鍵詞：抽油井 油井示功圖 油井生產(chǎn)參數(shù) 功率平衡 系統(tǒng)效率

中圖分類號：TE9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（c）-0055-01

1 功率平衡再認識

抽油機嚴格意義的平衡運行狀態(tài)就是指電動機在上下沖程中都做正功且相等。長期以來，采用電流法調(diào)整抽油機平衡在油田生產(chǎn)中占有主導地位，要想推行功率平衡，就必須認識到電流法平衡弊端，了解功率平衡對抽油機合理化運行的作用。

1.1 電流法平衡測試弊端

（1）在實際操作過程中，由于在上下沖程中電流峰值所占的時間較短，電流表數(shù)值不斷變化閃動等因素的影響，測試人員僅靠目測很難讀取準確的數(shù)值。

（2）在應用電流法評價抽油機平衡時，會產(chǎn)生虛假平衡的現(xiàn)象。產(chǎn)生這種電流虛假平衡的原因是抽油機普遍存在的負功現(xiàn)象。在抽油機的一個運行周期內(nèi)（即一個沖程），由于抽油機負載周期性變化，在某些時刻會產(chǎn)生抽油機帶動電動機運行在回饋制動狀態(tài)，電動機成為發(fā)電機，將抽油機的勢能轉(zhuǎn)化為電能。當抽油機平衡度較差時，這種現(xiàn)象就比較明顯。由于電動機本身的運行特性的原因，在發(fā)電運行時，其功率因數(shù)較低，運行電流較大。計算抽油機平衡時，如果以這種回饋電流作為峰值計算，就會產(chǎn)生虛假平衡的現(xiàn)象。因此，電流法從理論和實際操作上都存在著缺陷，準確性較差，存在虛假平衡問題。

1.2 功率法平衡測試可行性分析

而從功率角度分析，可以如實地反映電機做功情況，能夠比較準確的判斷抽油機平衡狀況。通過調(diào)平衡，就可盡量避免負功的出現(xiàn)，從而減少電能無意義的損失。

從表1可以看出，電流平衡的井不一定平衡。以DXY87-16井為例，電流平衡率達94.6%，表面上看處于相當好的平衡狀態(tài)，而功率平衡率僅為48%，并未達到真正平衡。

2 優(yōu)化運行 提高平衡調(diào)整成功率

參考《游梁式抽油機井地面標準化操作手冊》中功率平衡半徑理論調(diào)整公式，可盡量避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。公式如下：8型、10型機：△R=10（1-N） （1）；

12型機：△R=6（1-N） （2）

式中：△R—平衡半徑理論調(diào)整值，m（△R為正值時，平衡塊遠離曲柄軸中心，△R為負值時，平衡塊移向曲柄軸中心）；N—調(diào)整前實測功率平衡比；k—欲調(diào)整平衡塊塊數(shù)；n—沖次，次/min。

3 實例分析

3.1 通過移動平衡塊即可達到平衡的抽油機井

如DXY66X38井，采用CYJ12-4.2-73HB生產(chǎn)，工作制度56×3×2.5，有4塊平衡塊，測電流平衡為106.6%，N=153.9%，為過平衡，只調(diào)節(jié)2塊平衡塊，將數(shù)據(jù)帶入式（2）：△R=6×（1-1.539）×=-0.647（m）

計算表明，將2塊平衡塊在當前位置同時靠近曲柄中心約0.647 m可達到平衡。實施調(diào)平衡后，測得該井功率平衡達107.9%，達到合格，日節(jié)電約7.2 kW·h。

3.2 平衡半徑達最大的不平衡抽油機井

平衡塊足夠時，通過累加平衡塊使油井平衡。如DXY86-23井，12型機，工作制度56×3×3.5，有2塊平衡塊，功率平衡25.9%，公式計算△R為0.64m，原來平衡半徑已達1.45 m，不可再向外調(diào)，由式（3）算出△R'為-0.4 m，平衡半徑向里調(diào)0.4m后，功率平衡率82.7%，系統(tǒng)效率提高2.1%，日節(jié)電7.3 kW·h。

△R' （3）

式中：△R'—加上（或去掉）一部分平衡塊后的平衡半徑調(diào)整量，m；R—原來的平衡半徑，m；

Wb'—加上（或去掉）后的平衡塊總重量，N。

平衡塊不足時，通過公式計算，超出最大平衡半徑的抽油機，直接將平衡塊調(diào)至最外生產(chǎn)。

4 結(jié)論

（1）抽油機平衡調(diào)整的終極目標是最大限度的節(jié)能與安全運行，在抽油機光桿功率不變的情況下，通過合理調(diào)整平均塊位置，也就是減少了電能與機械能之間的來回轉(zhuǎn)換，減少了由于能量轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的能耗，從而節(jié)約了電能。

（2）平衡調(diào)整并不能消除所有的負功現(xiàn)象。平衡調(diào)整只對功率曲線的一階（基波）正弦分量起作用，對一階余弦分量不起作用。對于負功出現(xiàn)在光桿行程上下死點附近的井，只能采用更換新型的抽油機或?qū)υ摮橛蜋C進行改造，采用異相曲柄才能解決。

（3）平衡率作為影響機采系統(tǒng)效率重要因素之一，不容忽視。在采油生產(chǎn)過程中，由于原油物性的變化、油層供液能力的變化以及油井工作制度的改變，都會破壞抽油機原來的平衡狀況，因此，抽油機平衡調(diào)整是一項長期、動態(tài)的工作，只有持之以恒，才能在現(xiàn)有的條件下進一步深化抽油機合理化運行工作。

參考文獻

[1] 姚立剛，王景昌，欒慶德.常見機構(gòu)的電算程序設計[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2012.

[2] 孫恒，陳作模，葛文杰.機械原理[M].7版.北京：高等教育出版社，2013.

[3] 約翰.F.加得納著.機構(gòu)動態(tài)仿真—使用MATLAB和SIMULINK[M].周進雄，譯.西安：西安交通大學出版社，2012.endprint