注重功率平衡提高抽油井系統效率

孟憲琪++何志強

摘 要：有桿泵采油占我國油井的80%，由于與抽油機聯合工作的井下抽油泵載荷交替變化造成地面系統工作不平穩，加劇了動力系統的無功消耗，導致抽油系統的低效率運行，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、油井示功圖、油井生產參數的測試、錄取和系統效率計算工作，對測試數據進行系統的節點分析，確定了造成抽油機系統效率低的因素，提高抽油機系統效率的目的。

關鍵詞：抽油井 油井示功圖 油井生產參數 功率平衡 系統效率

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，采用電流法調整抽油機平衡在油田生產中占有主導地位，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值。

（2）在應用電流法評價抽油機平衡時，會產生虛假平衡的現象。產生這種電流虛假平衡的原因是抽油機普遍存在的負功現象。在抽油機的一個運行周期內（即一個沖程），由于抽油機負載周期性變化，在某些時刻會產生抽油機帶動電動機運行在回饋制動狀態，電動機成為發電機，將抽油機的勢能轉化為電能。當抽油機平衡度較差時，這種現象就比較明顯。由于電動機本身的運行特性的原因，在發電運行時，其功率因數較低，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，就會產生虛假平衡的現象。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。通過調平衡，就可盡量避免負功的出現，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，而功率平衡率僅為48%，并未達到真正平衡。

2 優化運行 提高平衡調整成功率

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整公式，可盡量避免上述現象的發生。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—調整前實測功率平衡比；k—欲調整平衡塊塊數；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，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，只調節2塊平衡塊，將數據帶入式（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。實施調平衡后，測得該井功率平衡達107.9%，達到合格，日節電約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，由式（3）算出△R'為-0.4 m，平衡半徑向里調0.4m后，功率平衡率82.7%，系統效率提高2.1%，日節電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，直接將平衡塊調至最外生產。

4 結論

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

（2）平衡調整并不能消除所有的負功現象。平衡調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對該抽油機進行改造，采用異相曲柄才能解決。

（3）平衡率作為影響機采系統效率重要因素之一，不容忽視。在采油生產過程中，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，抽油機平衡調整是一項長期、動態的工作，只有持之以恒，才能在現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.常見機構的電算程序設計[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，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.機構動態仿真—使用MATLAB和SIMULINK[M].周進雄，譯.西安：西安交通大學出版社，2012.endprint