騰曉峰 張乃亮
(1.大慶油田有限責(zé)任公司采氣分公司;2.大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠)
目前喇嘛甸油田抽油機(jī)井普遍采用電流法進(jìn)行平衡調(diào)整,該方法具有設(shè)備簡單、測試方便等特點(diǎn),但存在不能判斷因負(fù)功引起的虛假平衡、平衡塊調(diào)整量憑經(jīng)驗(yàn),不能一次性準(zhǔn)確調(diào)整到位等缺點(diǎn)。因此為提高抽油機(jī)井的平衡度,延長減速器、電動(dòng)機(jī)及皮帶的使用壽命,降低抽油機(jī)井電能消耗,現(xiàn)場開展了抽油機(jī)井功率平衡調(diào)整技術(shù)的試驗(yàn)及應(yīng)用工作,功率平衡技術(shù)有效解決了因負(fù)功導(dǎo)致的假平衡問題,實(shí)現(xiàn)了游梁式抽油機(jī)的平衡,降低了電能消耗、減少了皮帶的磨損。
現(xiàn)場對(duì)77口游梁式抽油機(jī)井應(yīng)用電流法進(jìn)行了平衡比測試,并測試記錄了電流、有功功率的運(yùn)行曲線,見圖1。測試數(shù)據(jù)表明,約有41口井不同程度地存在負(fù)功功率,占比53.2%,其中有20口井因負(fù)功功率的影響出現(xiàn)假平衡。例:L2-B3720,電流法平衡度為86%,而功率法平衡度僅為17%,從圖1測試曲線可以看出該油井存在較大的負(fù)功功率,最大負(fù)功達(dá)-6.89 kW。
分析認(rèn)為,由于游梁式抽油機(jī)載荷變化屬于交變載荷,對(duì)平衡度要求很高,否則將會(huì)出現(xiàn)倒發(fā)電現(xiàn)象,由于電流數(shù)值無正負(fù)之分,不能準(zhǔn)確地判斷是否處于平衡狀態(tài)。
圖1 電流與有功功率運(yùn)行曲線
抽油機(jī)井功率法平衡調(diào)整技術(shù),采用上、下沖程平均功率比值的方法[1],消除了負(fù)功和空載電流的影響,避免了虛假功率現(xiàn)象,提高了平衡的準(zhǔn)確性,有利于抽油機(jī)井在合理狀態(tài)下運(yùn)行。其次是平衡塊的調(diào)整采用力矩計(jì)算方法[2],可以方便快捷、準(zhǔn)確一次調(diào)整到位。
功率平衡度為抽油機(jī)的上、下沖程平均功率之比,以較大值為分母[3],用小數(shù)表示,計(jì)算公式如下:
為確定功率平衡度的合理范圍,現(xiàn)場對(duì)613口抽油機(jī)井進(jìn)行了電流法平衡測試,功率平衡法平衡測試以及功率、電流運(yùn)行曲線的測試。經(jīng)對(duì)比分析,負(fù)功功率對(duì)抽油機(jī)平衡度影響很大。如圖2所示,當(dāng)負(fù)功功率值大于平均輸入功率50%時(shí),功率平衡度均小于50%,而電流平衡度則無規(guī)律可循,大小不一。
圖2 負(fù)功功率與輸入功率比值與電流平衡度、功率平衡度的關(guān)系
當(dāng)負(fù)功功率值小于平均輸入功率的50%時(shí),則電流平衡度、功率平衡度隨負(fù)功功率與平均輸入功率比值的減小而增加,此時(shí)電流平衡度隨功率平衡度增加而增加,如圖3所示。根據(jù)電流法與能耗的測試數(shù)據(jù)知,電流平衡度85%~110%[5-6],抽油機(jī)能耗最小,見圖4。因此,若使電流平衡度大于85%以上,則功率平衡度大于50%均可滿足要求。
圖3 負(fù)功功率與輸入功率比值與電流平衡度、功率平衡度的關(guān)系
現(xiàn)場對(duì)15口抽油機(jī)井進(jìn)行了功率平衡調(diào)整試驗(yàn),測試數(shù)據(jù)表明功率平衡度大于50%時(shí),負(fù)功功率大幅度降低,且隨負(fù)功功率的降低,功率平衡度、電流平衡度均大幅度提高,同時(shí)電動(dòng)機(jī)輸入功率也明顯降低。因此根據(jù)以上試驗(yàn)及測試數(shù)據(jù)分析知,功率平衡度在50%~100%較為合理。
圖4 輸入功率與電流平衡度的關(guān)系
現(xiàn)場累計(jì)對(duì)40口抽油機(jī)井實(shí)施了功率平衡技術(shù)(表1)。措施后平均單井有功功率下降0.36 kW,有功節(jié)電率達(dá)4.5%,功率平衡率由措施前的41.78%提高至85.83%,提高了44.05%。
表1 抽油機(jī)井功率平衡技術(shù)措施前后效果統(tǒng)計(jì)
根據(jù)措施后油井運(yùn)行的峰值電流可以看出,平均單井峰值電流由平衡調(diào)整前的51.82 A下降至44.46 A,下降了7.36 A,下降率達(dá)14.2%。
根據(jù)現(xiàn)場測試應(yīng)用情況可以看出,部分井電流平衡率大于85%,符合抽油機(jī)井平衡要求,但是由于電流值沒有正負(fù)之分,實(shí)際上這部分井存在負(fù)功功率是不平衡的,如L2-B3720,電流平衡率為86%,而功率平衡率僅為17%。如圖5所示,功率平衡技術(shù)實(shí)施后,該井負(fù)功功率基本消除,運(yùn)行功率波動(dòng)降低。
圖5 措施前后運(yùn)行峰值電流對(duì)比
現(xiàn)場對(duì)40口抽油機(jī)井實(shí)施了功率平衡技術(shù)。措施后平均單井運(yùn)行電流由38.4 A,下降至34.5 A,下降了10.2%;平均單井有功功率下降0.36 kW,實(shí)現(xiàn)年節(jié)電12.44×104kWh,節(jié)約電費(fèi)8.45萬元。其次是皮帶磨損大大降低,使用壽命由60天延長至90天。
1)抽油機(jī)井功率平衡技術(shù)解決了負(fù)功功率造成虛假平衡無法判定的問題,從而確保抽油機(jī)井在良好的平衡狀態(tài)下高效運(yùn)行。
2)抽油機(jī)井功率平衡技術(shù)對(duì)降低運(yùn)行峰值電流也具有一定作用,可有效降低機(jī)械設(shè)備沖擊,延長皮帶使用壽命。
克拉瑪依油田風(fēng)城采油作業(yè)區(qū)
3)抽油機(jī)井功率平衡技術(shù)可有效消減負(fù)功功率,并具有較好的節(jié)能效果。