抽油機(jī)在線調(diào)平衡裝置現(xiàn)場應(yīng)用分析

馮國民（大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司）

抽油機(jī)在線調(diào)平衡裝置現(xiàn)場應(yīng)用分析

馮國民（大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司）

游梁式抽油機(jī)平衡對設(shè)備壽命和耗能均有影響，有許多節(jié)能措施可以解決平衡問題，最常見為抽油機(jī)加裝平衡裝置，但使用過程中及時(shí)需要現(xiàn)場人工調(diào)平衡，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，如不及時(shí)調(diào)整，會影響效率，甚至加劇抽油機(jī)震動，存在安全隱患。通過運(yùn)用基于電流參數(shù)抽油機(jī)在線調(diào)平衡技術(shù)，在抽油機(jī)上安裝固定曲柄平衡塊、可調(diào)游梁平衡塊，即時(shí)達(dá)到最佳平衡狀態(tài)的裝置，可以有效解決上述問題。對現(xiàn)場安裝應(yīng)用8臺在線調(diào)平衡裝置進(jìn)行前、后期對比測試，應(yīng)用后節(jié)能效果顯著，平均有功節(jié)電率4.61%、無功節(jié)電率5.36%、綜合節(jié)電率4.65%，一年按300個(gè)工作日計(jì)算，平均單井年耗電減少9042 kWh，節(jié)能效果明顯。

抽油機(jī)；電流法；在線調(diào)平衡；節(jié)能

DOI：10.3969/j.issn.2095-1493.2017.07.012

目前陸地油田抽油機(jī)以游梁式抽油機(jī)居多，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，但也存在能耗大等缺點(diǎn)，其中平衡問題對能耗的影響較大，油田有許多措施可以解決這個(gè)問題[1]。傳統(tǒng)的游梁式抽油機(jī)有曲柄平衡、游梁平衡、復(fù)合平衡三種平衡方式，存在著需要人工調(diào)節(jié)、費(fèi)時(shí)費(fèi)力、不能即時(shí)調(diào)節(jié)、操作繁瑣、平衡不理想等諸多問題。為此，對游梁式抽油機(jī)平衡調(diào)節(jié)方式進(jìn)行了改進(jìn)，如飛輪動能平衡方式、隨動平衡方式、改進(jìn)離合器方式等，雖然這幾種平衡方式理論上可行，但是現(xiàn)場情況復(fù)雜，實(shí)際運(yùn)行效果并不理想，平衡效果差。為此，游梁式抽油機(jī)可以應(yīng)用基于電流參數(shù)抽油機(jī)在線調(diào)平衡技術(shù)，具有即時(shí)調(diào)節(jié)平衡、節(jié)能、減少工人勞動強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)[2-3]。

1 工作原理

抽油機(jī)在線調(diào)平衡裝置采用2個(gè)平衡塊，分別是曲柄平衡塊和可調(diào)游梁平衡塊兩部分，曲柄平衡塊安裝后不可調(diào)，而游梁平衡塊位置通過伺服電動機(jī)調(diào)整可即時(shí)調(diào)整變化。通過2個(gè)平衡塊分別放置，減小可調(diào)游梁平衡塊重量，減少伺服電動機(jī)調(diào)節(jié)游梁平衡塊做功。當(dāng)抽油機(jī)下沖程運(yùn)行時(shí)，負(fù)載減小，曲柄平衡塊、可調(diào)游梁平衡塊處于上升狀態(tài)，可將能量轉(zhuǎn)化成重力勢能存儲起來。當(dāng)抽油機(jī)上沖程時(shí)，負(fù)載增加，曲柄平衡塊、可調(diào)游梁平衡塊處于下降狀態(tài)，將之前存儲的重力勢能釋放出來，輔助抽油機(jī)上拉抽油桿。當(dāng)抽油機(jī)工況運(yùn)行出現(xiàn)欠平衡時(shí)，即平衡塊側(cè)載荷低于懸點(diǎn)載荷時(shí)，伺服電動機(jī)開始工作，使游梁平衡塊移動，延長平衡塊有效力臂，抵消懸點(diǎn)處載荷，從而改善了欠平衡問題，反之則反向移動游梁平衡塊，減少平衡塊有效力臂（圖1）。

圖1 電流參數(shù)抽油機(jī)在線調(diào)平衡現(xiàn)場實(shí)物圖

抽油機(jī)平衡判斷方法很多，如均方根扭矩法、功率法、電流法等[4-5]。但扭矩法現(xiàn)場實(shí)用性較差，功率法較復(fù)雜，而電流法具有結(jié)構(gòu)簡單、理論嚴(yán)謹(jǐn)?shù)忍攸c(diǎn)，所以電流法最適合判斷平衡[6]。因此，整個(gè)控制系統(tǒng)中，通過電流法判斷平衡，將信號輸出到伺服電動機(jī)，進(jìn)行調(diào)整，見圖2。

表1 抽油機(jī)在線調(diào)平衡效果測試

圖2 控制流程圖

2 現(xiàn)場測試

為了檢驗(yàn)實(shí)際現(xiàn)場效果，對某油田8口抽油機(jī)井安裝應(yīng)用了在線調(diào)平衡裝置，對使用在線調(diào)平衡裝置進(jìn)行前、后對比測試，2次測試符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求。測試結(jié)果見表1。

由測試數(shù)據(jù)可以看出，安裝前8口抽油機(jī)平均平衡度為69.26%，安裝后抽油機(jī)平均平衡度為90.08%。平均單井日耗電減少30.14 kWh，平均有功節(jié)電率為4.61%、無功節(jié)電率為5.36%、綜合節(jié)電率為4.65%，一年按300個(gè)工作日計(jì)算，平均單井年耗電減少9042 kWh，節(jié)能效果明顯。

雖然自動調(diào)平衡增加了地面舉升系統(tǒng)自重，伺服電動機(jī)也需要消耗電量，但通過現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)可以看出仍然有很好的節(jié)能效果。

3 結(jié)論

1）調(diào)平衡時(shí)不需要停機(jī)，避免了因停機(jī)作業(yè)減少產(chǎn)量。

2）可以即時(shí)自動調(diào)節(jié)，不需要操作人員現(xiàn)場操作，降低了工人勞動強(qiáng)度。

3）不需要每次操作都攀爬抽油機(jī)，提高了操作安全性。

4）安裝裝置后平均單井日耗電減少30.14 kWh，一年按300個(gè)工作日計(jì)算，平均單井年耗電減少9042 kWh，節(jié)能效果明顯。

[1]趙亞杰，黃華，王衛(wèi)剛，等.抽油機(jī)游梁平衡自動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].石油礦場機(jī)械，2013，43（11）：38-41．

[2]王飛虎.抽油機(jī)自動平衡裝置的應(yīng)用與認(rèn)識[J].石油石化節(jié)能，2014，4（3）：38-39.

[3]王翠.抽油機(jī)合理平衡率的再認(rèn)識[J].油氣田地面工程，2010，29(7)：30-31．

[4]易文君，周思柱，李寧，等.新型游梁動平衡智能調(diào)節(jié)裝置方案研究[J].機(jī)械工程師，2014（8）：1-3．

[5]鄧思哲，張頂學(xué).游梁式抽油機(jī)自動調(diào)平衡裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2014，36（11）：231-233．

[6]王偉，檀朝東，王辛涵，等.抽油機(jī)井平衡設(shè)計(jì)及調(diào)整技術(shù)綜述[J].中國石油和化工，2011（2）：59-61．

2017-01-25

（編輯 杜麗華）

馮國民，技師，2013年畢業(yè)于大慶職業(yè)學(xué)院（油氣開采技術(shù)專業(yè)），從事油水井測試工作，E-mail：yup0459@cnpc.com. cn，地址：大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司第一大隊(duì)，163000。