影響游梁式抽油機平衡率的因素與對策探討

趙心典

【摘 要】在管理抽油機的過程中，工作人員通常通過電流平衡率來判斷抽油機的平衡情況。在游梁式抽油機的生產(chǎn)過程中，它的平衡性直接影響到其效能。井下載荷隨著生產(chǎn)的進行會不斷發(fā)生變化，如桿管之間摩擦的改變，含水量改變，沉沒度的升降等從而不斷打破游梁式抽油機原有的平衡，找出日常生產(chǎn)管理中影響抽油機井平衡率的因素，探討提高平衡率的有效方法。

【關(guān)鍵詞】抽油機；平衡標準；因素；對策探討

一、什么是抽油機井平衡率？

抽油機運轉(zhuǎn)不平衡，原因是上、下沖程中懸點載荷的變化，造成電動機在上、下沖程中所作的功不相等。工作時，理論平衡狀態(tài)的抽油機是沒有的，因為生產(chǎn)過程中油層情況、油井情況及油井工作制度的改變都會破壞抽油機原來的平衡。由于不平衡會對抽油機造成一系列的危害：一是上沖程過程中電機承受著極大的載荷，下沖程抽油機反而帶者電動機運轉(zhuǎn)做功，從而造成電能的浪費，降低電機的效率和使用壽命。二是由于承受的載荷極不均勻，會使抽油機發(fā)生激烈振動，從而影響設備的使用壽命。三是會破壞曲柄旋轉(zhuǎn)速度的均勻性，使驢頭上F擺動不均勻，影響抽油桿和泵的正常工作，進而影響油井的產(chǎn)量及檢泵率，抽油機在正常運轉(zhuǎn)時必須采用調(diào)平衡的方式保證單井平衡率在85%以上。

二、影響抽油機平衡率因素分析

在抽油機游梁后端加一重物，在下沖程中電機和下沖程的懸點載荷一起對重物做功，把重物升高儲存位能，則得到電機在下沖程中做的功；在上沖程中平衡系統(tǒng)釋放出能量，幫助電機對懸點做功，則得電機在上沖程中做的功。為了使抽油機平衡，在下沖程中需要儲存的能t或上沖程中需要釋放的能量應該是懸點載荷在上下沖程中所做功之和的一半。影響因素主要有以下幾面：

（1）由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)等因素。導致液面原油的粘度，含水量、壓力等經(jīng)常發(fā)生變化，或設計排量大于油層供液能力時。又會產(chǎn)生新的不平衡量，而曲柄平衡方式是靜態(tài)固定量調(diào)整，不能動態(tài)跟蹤調(diào)整，即使機械平衡調(diào)整達到平衡，運行時液面壓力等產(chǎn)生的新的不平衡量，使抽油機的系統(tǒng)效率過低。

（2）對抽油機而言平衡是相對的，不平衡是絕對的，旋轉(zhuǎn)偏心曲柄平衡塊的圓周運動，造成配重重力的改變，而光桿及液柱的重力是不變的口為了克服曲柄平衡塊的大起動慣最以及配重重力減小時的不平衡量，必須增加機械功率來補充配重全的不足。因此必須配用大容最電動機，導致電動機大馬拉小車，使電動機長期工作在輕載或空狀態(tài)，導致電機的功率因數(shù)和效率過低。

（3）由于原油含蠟量高，清防蠟方式是井口加防蠟劑和化清車組化清。受自然條件的影響加藥、化清周期不能完全執(zhí)行到位因此油井易結(jié)蠟，就破壞了抽油機原有的平衡。

（4）油井出砂增加活塞與泵筒之間的摩擦力即增加了抽油機的運行載荷，嚴重的甚至泵卡死。

三、提高抽油機平衡率的對策探討

1.改變曲柄平衡結(jié)構(gòu)

該類平衡技術(shù)是靠改變曲柄上平衡的結(jié)構(gòu)或增加曲輛上的平衡裝置了實現(xiàn)二次平衡，達到減少減速箱上扭矩目的的。該類平衡技術(shù)主要有如下方式。

（1）副平衡塊平衡法

該方法是在曲柄平衡塊的直線端面上加裝一副平衡塊，通過改變副平衡塊的位置，達到二次平衡的效果。該平衡方法結(jié)構(gòu)簡單，可以改變平衡系統(tǒng)的偏置角，部分的陣低曲柄上的扭矩，減少負扭矩，但由于副平衡塊的重量有限，調(diào)節(jié)的效果有限。同時，由于在曲柄平衡塊上增加了調(diào)節(jié)裝置，結(jié)構(gòu)較為復雜，降低了系統(tǒng)的可靠性。同時，不能降低曲柄銷上的受力。

（2）改變曲柄平衡結(jié)構(gòu)

改變抽油機的平衡結(jié)構(gòu)，如將曲柄重塊平衡，改為游梁重塊平衡。將曲柄重塊平衡，改為游架氣動平衡等等。游梁式抽油機的游梁平衡技術(shù)，是原來小型抽油機普遍采用的平衡技術(shù)，平衡重靠近懸點，連桿受力減小，曲柄銷受力變優(yōu)有利于提高整機的可靠性。在大型抽油機上采用由于所加平衡的平衡重增加，平衡調(diào)節(jié)困難，游粱尾部的重量過大，使整機的重心提高，穩(wěn)定性和可觀賞性下降等因素，逐漸被放棄使用。目前，在大型抽油機中，一般只在游梁的尾部藏裝一固定的平衡重塊，克服驢頭的結(jié)構(gòu)不平衡重，滿足抽油機調(diào)參等作業(yè)的需求。氣平衡技術(shù)是一種較為成熟的游梁平衡技術(shù)，但使用過程中當時實驗條件、設計水平、制造水平、密封件質(zhì)量等因索的限制，密封、失載、驢頭讓位等問題沒能很好的解決即在油田大面積的應用.接連發(fā)生掀次因驢頭失續(xù)而造成的t大事故。同時，密封問題、油田環(huán)境因素的影響等問題，使得氣平衡裝置必能保證足夠的壓力，使得平衡效果變差，在大型抽油機中，氣平衡抽抽機應該是一種較為理想的機型。

2.改變游梁結(jié)構(gòu)

（1）在游梁上安裝可移動的平衡系統(tǒng)

采用安裝在游梁上的可活動的平衡系統(tǒng)，該平衡方式采用了靠近懸點的平衡結(jié)構(gòu)，減少了連桿的受力，改善的曲柄銷的工作狀況，增加了曲柄銷的可靠性，有利于提高整機的壽命和可靠性。但是，由于增長了運動鏈，同時也是機構(gòu)的可靠性有所下陣。另外，如果只采用游粱平衡的方案，連桿將承受交變載荷，所需平衡重量將大幅度的增加，不利用整機優(yōu)化。

（2）在游粱上增加固定半可調(diào)平衡系統(tǒng)

按照抽油機多變量優(yōu)化設計的模型，抽油機的平衡系統(tǒng)包括曲柄平衡系統(tǒng)和游粱平衡系統(tǒng)兩部分，游梁平衡部分，通常稱為二次平衡部分。該技術(shù)是在游梁尾部的合適位置，裝配是個可調(diào)重量重塊，達到游梁復合平衡的目的。由于沒有增加任何活動構(gòu)件，故該種平衡的抽油機和常規(guī)抽油機有著相同的可靠性和運動特性。由于平衡靠近井口，且部分按照示功圖的要求設計，可以較好的提高平衡效果，改善連桿和曲柄銷的受力，提高其可命性和壽命。按照上面所述的設計理論和方法，對于新設計的抽油機，我們可以按照整體最優(yōu)的原則，合理的分配曲柄平衡重和游梁平衡重，達到即改善抽油機的平衡效果，降低曲柄銷上承受的載荷，提高整機的節(jié)能性和可靠性，又不過大增加重量，提高整機重心的目的，實現(xiàn)綜合意義上的優(yōu)化，即所謂設計采用復合平衡技術(shù)的抽油機。

對于現(xiàn)場使用的抽油機，特別是在較深井上工作的大負荷的抽油機，只靠原抽油機所配的曲柄平衡重量，難以使抽油機實現(xiàn)良好的平衡，可以通過優(yōu)化，在游梁上安裝適當?shù)钠胶庵亓浚_到即改變平衡不足，又改變曲柄銷的工作狀況，降低減速箱上的峰值扭矩，節(jié)能陣耗，提高整機效益和抽油機井系統(tǒng)效益的目的。

3.其它措施對策

（1）加強熱洗管理，制定合理的周期，減少因結(jié)蠟引起不平衡井數(shù)；（2）認真分析每口并平衡變化的原因，調(diào)整平衡時應針對不同的原因采取不同的措施；（3）應用井口加藥提高防蠟效果；（4）加強管理及時調(diào)整不平衡井最終達到提高平衡率指標。2018年集中調(diào)整不平衡抽油機，平衡井率上升12.7%，平均單井日節(jié)電17kW·h。例如，某油井其它條件不變，平衡指數(shù)提高25.5%，系統(tǒng)效率提高13.9%。測試前后資料對比可以看出，在相同舉升高度和產(chǎn)液量的情況下，通過平衡調(diào)整，電機電流、有效功率都有下降，地面效率及系統(tǒng)效率都有提高。

四、幾點結(jié)論

（1）對抽油機進行調(diào)平衡工作可使抽油機井運行平穩(wěn)，降低運行電流，延長機組的使用壽命，在舉升高度及產(chǎn)液量不變的情況下，提高平衡度可使系統(tǒng)效率隨之提高，從而降低抽油機井電能梢耗，是一種節(jié)能降耗措施。

（2）抽油機采用平衡技術(shù)后，陣低的減速箱上的峰值扭矩，對在用抽油機可以改善減速器的受力狀況，提高了減速器的可靠性。

（3）抽油機游梁復合平衡改造在游粱后部焊接平衡重，改造費用低，節(jié)能效果好

【參考文獻】

[1]陳水明：抽油機平衡度與能耗的關(guān)系[J]；油氣田地面工程；2009年09期