郭哲翀，丁 鵬，張錚一，李 波

（1.中國石化國際事業(yè)北京有限公司，北京 100029；2.中國石油渤海石油裝備制造有限公司鉆采裝備銷售公司，天津 300280；3.海洋石油工程股份有限公司，天津 300450）

0 引言

目前，游梁式抽油機(jī)仍然是我國陸上采油的主要設(shè)備，約占采油油井?dāng)?shù)85%。但由于結(jié)構(gòu)及使用條件的局限性，電機(jī)負(fù)載效率均在40%以下，特別在低能油井、間出油井上往往平衡效果及系統(tǒng)效率更低，所以要提高游梁式抽油機(jī)系統(tǒng)效率，首先要研究如何提高抽油機(jī)的平衡效果。抽油機(jī)不平衡時，上下沖程電機(jī)電流峰值增加，電機(jī)耗能增加，降低了機(jī)采井系統(tǒng)效率。應(yīng)用表明，當(dāng)抽油機(jī)平衡率在85%～100%時，能耗最低。對同一口井，平衡率在85%～100%時比平衡率＜85%的系統(tǒng)效率高1%～3%。

前置式后平衡游梁式抽油機(jī)，其結(jié)構(gòu)為后平衡位置及平衡重量可調(diào)，在抽油機(jī)運(yùn)行時可根據(jù)油井負(fù)載的變化，提前調(diào)整抽油機(jī)平衡狀態(tài)，提高運(yùn)行效率。新型抽油機(jī)在設(shè)計(jì)上還可實(shí)現(xiàn)沖程可調(diào)、沖次可調(diào)，擴(kuò)大抽油機(jī)運(yùn)行時負(fù)載平衡的范圍，可大大提高抽油機(jī)現(xiàn)場應(yīng)用平衡率，節(jié)電效果明顯，安全性也大幅提高。

1 結(jié)構(gòu)及組成（圖1）

圖1 抽油機(jī)可調(diào)平衡裝置結(jié)構(gòu)

2 主要部件功能

（1）懸繩器。吊繩下部掛住懸繩器，懸繩器是連接吊繩與光桿卡瓦的工具，懸繩器采用雙體結(jié)構(gòu)，配有螺旋機(jī)構(gòu)，以便與示功儀配合，測取示功圖。

（2）驢頭。驢頭為側(cè)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，采用型鋼和鋼板組焊而成，裝于游梁前端。修井作業(yè)時，卸掉懸點(diǎn)負(fù)荷，使游梁停在水平位置，卸下同側(cè)兩件銷軸，將驢頭轉(zhuǎn)離井口上空。

（3）游梁。游梁主體采用具有較強(qiáng)抗彎和抗扭能力的箱式結(jié)構(gòu)梁，游梁頂面設(shè)有扶手，側(cè)面裝有游梁走道。游梁前端安裝驢頭，中間與中央軸承座連接，尾部與平衡梁連接。

（4）中央軸承座。中央軸承座安裝在支架頂面上，用2 件壓蓋、4 件螺栓將中央軸承座與游梁連接，通過支架頂面上的頂絲調(diào)整軸承座在縱向上的位置。

（5）支撐裝置。支撐裝置是一套螺旋機(jī)構(gòu)，一端為左旋，一端為右旋。調(diào)節(jié)沖程前，先將其與游梁底部的銷座連接，以支撐游梁，再卸去曲柄銷裝置，當(dāng)曲柄銷安裝至新的位置后，再將支撐裝置與游梁脫離，斜靠在支架上。

（6）平衡梁。平衡梁為箱式結(jié)構(gòu)，一端與游梁連接，另一端與平衡重連接。

（7）平衡裝置。平衡裝置主要由平衡重和平衡重安裝機(jī)構(gòu)組成，平衡重設(shè)有多種不同的重量級別，通過不同的組合達(dá)到調(diào)節(jié)平衡的目的。平衡重調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要由環(huán)鏈?zhǔn)诫妱雍J和吊具組成，懸掛于平衡梁內(nèi)部的銷軸上。

（8）橫梁總成。橫梁總成包括軸承座和橫梁體，用螺栓與游梁連接，軸承座前后的頂絲用于限制橫梁軸承座沿縱向移動及減小軸承座與游梁連接螺栓的剪切力。

（9）曲柄銷。曲柄銷為左、右旋向各一件，曲柄銷裝置內(nèi)裝有一副調(diào)心軸承，與錐套連接采用帶鍵結(jié)構(gòu)，工作可靠，便于更換。

（10）剎車裝置。剎車裝置是一套剛性桿件連接的操縱機(jī)構(gòu)，其一端連接于剎把上，另一端與于減速器主動軸端的剎車連桿相連接。剎車總成安裝在減速器主動軸上，剎車安全可靠。

（11）電機(jī)移動裝置。電機(jī)移動裝置包括電機(jī)及移動裝置兩部分，電機(jī)上備有3 個皮帶輪，以便調(diào)整沖次。電機(jī)和頂絲座均安裝在底座后部。

（12）底座。底座由型鋼組焊而成，底座后部加工有調(diào)節(jié)孔，用于調(diào)節(jié)電機(jī)位置及張緊橡膠帶。

3 抽油機(jī)調(diào)整

（1）平衡調(diào)整。抽油機(jī)平衡狀況的好壞，直接影響減速器和電機(jī)的負(fù)荷大小、使用壽命以及整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，因此，必須保證抽油機(jī)在平衡良好的狀態(tài)下工作。按后置平衡重量計(jì)算結(jié)果，對抽油機(jī)平衡狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

（2）沖程調(diào)整。沖程的改變是由改變曲柄銷裝置在曲柄上的位置來實(shí)現(xiàn)的。作業(yè)時先停機(jī)，剎死剎車，使游梁位于近似水平位置，再卸下井口負(fù)荷，用支撐裝置將游梁支住，然后使曲柄銷裝置與曲柄脫離。當(dāng)曲柄銷調(diào)換至新位置后，將曲柄銷裝置與曲柄結(jié)合，將支撐裝置與游梁脫離，斜靠在支架上，掀開剎車保險裝置，松開剎車，即可投入運(yùn)行。

（3）沖次調(diào)整。沖次的改變是由調(diào)換電機(jī)皮帶輪來實(shí)現(xiàn)的，如CYJQ14 沖次調(diào)整皮帶輪（表1）；應(yīng)充分考慮光桿位置因數(shù)及扭矩因數(shù)，這兩項(xiàng)參數(shù)為游梁式抽油機(jī)運(yùn)行的重要指標(biāo)，同時也是新型抽油機(jī)同原普通形式抽油機(jī)進(jìn)行平衡調(diào)整的重要計(jì)算參數(shù)，對于運(yùn)行中抽油機(jī)測試和平衡塊調(diào)整，調(diào)高整機(jī)運(yùn)行效率及使用壽命有重要意義，可采用計(jì)算機(jī)VB 語言設(shè)計(jì)得出實(shí)際運(yùn)行的扭矩因數(shù)和光桿位置因數(shù)值，如CYJQ14 前置式后平衡光桿位置因數(shù)及扭矩因數(shù)值（表2）。

表1 沖次對應(yīng)的皮帶輪直徑（公稱直徑）

表2 光桿位置因數(shù)和扭矩因數(shù)

4 平衡調(diào)整實(shí)現(xiàn)方法

抽油機(jī)在安裝前應(yīng)根據(jù)油井井況和抽油機(jī)工況計(jì)算平衡重的重量，以免出現(xiàn)嚴(yán)重的不平衡現(xiàn)象：

式中 W平——估算所需的平衡重重量，N

P桿′——抽油機(jī)在油液中的重量，N

P液′——動液面以上，泵柱塞全斷面上的液柱重，N

q——每米抽油桿在油液中的重量，N/m

L——泵掛深度，m

R——油液比重，N/m3

I——動液面高度，m

F——泵柱塞斷面積，m2

根據(jù)抽油機(jī)配重計(jì)算結(jié)果，確定目前工況運(yùn)行平衡狀態(tài)所需的配重塊重量，安裝前調(diào)整配重，并定期根據(jù)井位運(yùn)行參數(shù)及平衡狀態(tài)進(jìn)行評估，當(dāng)工況發(fā)生較大變化時，需要重新計(jì)算平衡塊重量，根據(jù)結(jié)果調(diào)整抽油機(jī)運(yùn)行平衡狀態(tài)，盡可能使抽油機(jī)運(yùn)行在比較好的平衡狀態(tài)下，達(dá)到長期高效率運(yùn)行。

5 現(xiàn)場應(yīng)用

前置式后平衡抽油機(jī)的平衡調(diào)整技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對新安裝抽油機(jī)井位平衡重量提前預(yù)設(shè)，也可對正在運(yùn)行的抽油機(jī)根據(jù)工況參數(shù)重新計(jì)算配重進(jìn)行調(diào)整，還可根據(jù)井下油層滲透量、負(fù)載情況對抽油機(jī)沖程及沖次進(jìn)行調(diào)整。本結(jié)構(gòu)抽油機(jī)運(yùn)行性能穩(wěn)定，現(xiàn)場應(yīng)用平衡度高，同傳統(tǒng)抽油機(jī)比較節(jié)能效果顯著、經(jīng)濟(jì)效益豐厚、調(diào)整簡單，深受用戶青睞。目前該結(jié)構(gòu)形式抽油機(jī)主要應(yīng)用于長慶油田、延長油礦、中原油田、吐哈油田等地，特別是對于油田低產(chǎn)井、間出油井節(jié)能效果更明顯。