許朝光 鄭海波 丁洪濤 周永飛 王偉

摘要：抽油機(jī)平衡達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的井，深井泵工作正常時(shí)上沖程的最大電流和下沖程的最大電流是相等的或相接近的，電流峰值出現(xiàn)的位置也是基本不變的。深井泵工作狀況不正常的井，電流峰值大小和出現(xiàn)的位置會(huì)改變，觀察電流峰值大小和出現(xiàn)的位置，可以分析判斷深井泵工作狀況。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī)平衡;電流峰值;位置

一、抽油機(jī)平衡

抽油機(jī)井電動(dòng)機(jī)在上下沖程的過(guò)程中所做的功相等。

用“功”來(lái)檢測(cè)抽油機(jī)的平衡狀況比較麻煩，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用電流來(lái)檢測(cè)抽油機(jī)是否平衡。

抽油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，上沖程有最大電流，下沖程也有最大電流，兩個(gè)最大電流中小電流與大電流的比值。電流比在85%～100%之間為平衡。

二、抽油機(jī)井電流峰值

1、曲柄旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與驢頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)

常規(guī)抽油機(jī)曲柄從最上方旋轉(zhuǎn)到最下方是180°。從最下方旋轉(zhuǎn)到最上方是180°。上下沖程所用的時(shí)間相等。曲柄旋轉(zhuǎn)到最上方與地面垂直時(shí)是沖程的下死點(diǎn)，曲柄旋轉(zhuǎn)到最下方與地面垂直時(shí)是沖程的上死點(diǎn)。

偏置型抽油機(jī)曲柄旋轉(zhuǎn)到最上方時(shí)不是沖程的下死點(diǎn)，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到連桿與曲柄呈一條直線時(shí)才是沖程的下死點(diǎn)。曲柄旋轉(zhuǎn)到最下端時(shí)不是沖程的上死點(diǎn)，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到連桿與曲柄重合時(shí)才是沖程的上死點(diǎn)。上沖程曲柄大約旋轉(zhuǎn)187°～195°，下沖程大約旋轉(zhuǎn)173°～165°，上沖程慢下沖程快。

2、電流峰值的概念

抽油機(jī)井電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)需要做功，電動(dòng)機(jī)做功產(chǎn)生電流。由于抽油機(jī)驢頭作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從靜止開(kāi)始到速度最快再到靜止，運(yùn)動(dòng)速度不同，單位時(shí)間內(nèi)做的功也不同，產(chǎn)生的電流大小也不同。

電流峰值就是在上沖程或下沖程過(guò)程中出現(xiàn)的最大電流。上沖程出現(xiàn)的最大電流稱(chēng)為上電流，下沖程出現(xiàn)的最大電流稱(chēng)為下電流。

3、深井泵工作正常井電流峰值位置

抽油機(jī)平衡達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的井，泵況正常時(shí)上沖程的最大電流出現(xiàn)在60°左右，下沖程最大電流出現(xiàn)在270左右。如果最大電流出現(xiàn)的位置與上述位置不一致，說(shuō)明深井泵工作狀況不正?；蚓畠?nèi)其他因素影響光桿負(fù)荷。

4、電動(dòng)機(jī)主動(dòng)工作與被動(dòng)工作

電動(dòng)機(jī)主動(dòng)工作：電動(dòng)機(jī)在電網(wǎng)的帶動(dòng)下主動(dòng)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)消耗電流。

電動(dòng)機(jī)被動(dòng)工作：負(fù)載自主旋轉(zhuǎn)的速度大于電動(dòng)機(jī)正常旋轉(zhuǎn)的速度，電動(dòng)機(jī)在電網(wǎng)的帶動(dòng)下保持正常旋轉(zhuǎn)速度，制止負(fù)載過(guò)快旋轉(zhuǎn)，起到制動(dòng)的作用，同時(shí)電動(dòng)機(jī)變成了發(fā)電機(jī)發(fā)出電流。

在相同負(fù)載的情況下電動(dòng)機(jī)被動(dòng)工作發(fā)出的電流是主動(dòng)工作消耗電流的80%左右。

電動(dòng)機(jī)空載工作：電動(dòng)機(jī)在電網(wǎng)的帶動(dòng)下不帶負(fù)載旋轉(zhuǎn)或帶動(dòng)的設(shè)備只有摩擦阻力沒(méi)有其他負(fù)載。

三、抽油機(jī)井電流峰值出現(xiàn)位置分析

1、泵況正常

深井泵工作正常的抽油機(jī)井上沖程的電流峰值出現(xiàn)在60°左右，下沖程電流峰值出現(xiàn)在270左右。

抽油機(jī)驢頭在下死點(diǎn)時(shí)抽油桿及井內(nèi)液體處于靜止?fàn)顟B(tài)。驢頭從下死點(diǎn)開(kāi)始向上移動(dòng)，帶動(dòng)抽油桿及井內(nèi)液體同時(shí)向上移動(dòng)且移動(dòng)的速度越來(lái)越快。物體從靜止到移動(dòng)需要克服慣性力，慣性力與物體的質(zhì)量及加速度成正比。物體的質(zhì)量是桿柱重和液柱重，加速度與沖程長(zhǎng)度及沖次成正比。沖程前半段抽油桿及液柱向上移動(dòng)速度越來(lái)越快，慣性力是正值，驢頭載荷是桿柱重+液柱重+慣性力。沖程后半段抽油桿及液柱移動(dòng)速度越來(lái)越慢，慣性力是負(fù)值，驢頭載荷是桿柱重+液柱重-慣性力。上沖程前半段驢頭載荷電流大，后半段驢頭載荷電流小。

根據(jù)深井泵的工作原理，上沖程開(kāi)始時(shí)抽油桿伸長(zhǎng)油管縮短，示功圖上出現(xiàn)增載線。增載線結(jié)束時(shí)驢頭載荷達(dá)到最大。

下沖程開(kāi)始時(shí)液柱重轉(zhuǎn)移到油管上，驢頭上只有桿柱重，負(fù)載小。電動(dòng)機(jī)在下沖程所作的功主要是舉升平衡重，平衡重扭矩最大的位置在270°，所以下沖程電流峰值出現(xiàn)在270°左右。

2、供液不足

供液不足的抽油機(jī)井上沖程的電流峰值出現(xiàn)在60°左右，下沖程電流峰值出現(xiàn)位置與供液不足的嚴(yán)重程度有關(guān)。

供液不足的抽油機(jī)井上沖程開(kāi)始時(shí)與泵況正常的抽油機(jī)井相同，桿柱重和液柱重由靜止到開(kāi)始移動(dòng)并逐漸加快，電流峰值出現(xiàn)在60°左右。

下沖程開(kāi)始時(shí)泵筒內(nèi)的液體沒(méi)有進(jìn)滿(mǎn)，活塞與泵筒內(nèi)的液面沒(méi)有接觸，液柱重沒(méi)有轉(zhuǎn)移到油管上，驢頭負(fù)荷大于平衡重，電動(dòng)機(jī)處于空載或被動(dòng)工作狀態(tài)，電流很低。

如果活塞在前半個(gè)沖程與液面接觸，液柱重在活塞與液面接觸時(shí)轉(zhuǎn)移到油管上，驢頭負(fù)載減少，功圖右下角出現(xiàn)缺失。電動(dòng)機(jī)由被動(dòng)工作轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)工作，電流增加。曲柄繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到270°時(shí)電流最大，出現(xiàn)峰值。

如果活塞在沖程長(zhǎng)度的中間位置與液面接觸，由于活塞向下移動(dòng)的速度很快，液柱重在瞬間轉(zhuǎn)移到油管上，驢頭載荷瞬間減少。示功圖的右下角缺失大約一半。電動(dòng)機(jī)由被動(dòng)工作瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)工作，此時(shí)曲柄旋轉(zhuǎn)到270°左右，扭矩最大。電動(dòng)機(jī)電流瞬間上升并達(dá)到最大出現(xiàn)峰值。由于活塞瞬間與液面接觸產(chǎn)生頂托振動(dòng)，振動(dòng)波經(jīng)由抽油桿傳到井口光桿，使驢頭載荷在繼續(xù)向下移動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生波動(dòng)，電動(dòng)機(jī)電流在出現(xiàn)峰值后波動(dòng)下降。

如果油井嚴(yán)重供液不足，進(jìn)入泵筒內(nèi)的液體很少，示功圖的右下側(cè)大部分缺失?；钊谙蛳乱苿?dòng)的過(guò)程中游動(dòng)凡爾一直處于關(guān)閉狀態(tài)，液柱重沒(méi)有轉(zhuǎn)移。驢頭載荷一直是桿注重+液柱重，曲柄旋轉(zhuǎn)到水平位置扭矩最大時(shí)驢頭載荷仍然大于平衡重。電動(dòng)機(jī)一直處于被動(dòng)工作狀態(tài)，電流比較小。活塞繼續(xù)向下移動(dòng)到某一位置時(shí)與泵筒內(nèi)的液面接觸，液柱重瞬間轉(zhuǎn)移到油管上，驢頭載荷瞬間小于平衡重，電動(dòng)機(jī)由被動(dòng)工作瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)工作，電動(dòng)機(jī)電流瞬間上升并達(dá)到最大出現(xiàn)峰值。由于曲柄旋轉(zhuǎn)已經(jīng)超過(guò)了水平位置，在270°以后的某個(gè)位置出現(xiàn)電流峰值并很快下降。

3、抽油桿或油管斷脫

桿管斷脫的抽油機(jī)井上沖程的電流峰值出現(xiàn)在90°左右，下沖程電流峰值出現(xiàn)270°左右，且下沖程電流峰值明顯高于上沖程電流峰值。

抽油機(jī)井桿管斷脫，驢頭載荷沒(méi)有液柱重，只有桿柱重或低于桿柱重。驢頭載荷明顯小于平衡重。

上沖程時(shí)平衡重依靠自身重量向下移動(dòng)，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)在電網(wǎng)的帶動(dòng)下被動(dòng)工作，使曲柄保持正常的旋轉(zhuǎn)速度，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)發(fā)出電流。由于曲柄在水平位置扭矩最大，電動(dòng)機(jī)在90°左右的位置發(fā)出的電流也最大，出現(xiàn)峰值電流。有的井空載電流與被動(dòng)工作發(fā)電電流相似，沒(méi)有峰值電流。

下沖程時(shí)平衡重大于驢頭載荷，電動(dòng)機(jī)由被動(dòng)工作轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)工作，帶動(dòng)曲柄向上移動(dòng)消耗電流。由于曲柄在水平位置扭矩最大，電動(dòng)機(jī)在270°左右的位置消耗的電流也最大，出現(xiàn)峰值電流。

由于電動(dòng)機(jī)在上沖程時(shí)是被動(dòng)工作發(fā)出電流，下沖程時(shí)是主動(dòng)工作消耗電流，在載荷相同的情況下主動(dòng)工作消耗的電流大于被動(dòng)工作發(fā)出的電流，所以下沖程電流峰值高于上沖程電流峰值。

結(jié)論

1、平衡狀況達(dá)到平衡標(biāo)準(zhǔn)的抽油機(jī)井，觀察電流峰值大小和出現(xiàn)的位置，可以分析判斷深井泵工作狀況。

2、根據(jù)抽油機(jī)井的電流分析判斷泵況方法簡(jiǎn)單、方便、及時(shí)，工作量小。