抽油機全周期復平衡技術(shù)在油田的應用

王海濱（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

游梁式抽油機作為一種油田常用舉升設備，工作時承受帶沖擊性的周期交變載荷[1-2]。常規(guī)游梁式抽油機的平衡方式是加裝平衡塊來消減抽油機上下沖程的載荷差，但由于平衡塊產(chǎn)生的扭矩不能完全消除負載扭矩，抽油機存在扭矩不平衡現(xiàn)象并因此造成抽油機減速箱輸出軸扭矩波動大，電動機輸出功率處于波動狀態(tài)、效率降低和軸功率過高，導致了抽油機能耗高[3-6]。某油田通過抽油機的復平衡技術(shù)平抑電動機扭矩負荷曲線的波峰和波谷，進一步提高抽油機系統(tǒng)工作效率，取得了較好的節(jié)能效果。

1 實施方案及工作原理

1.1 實施方案

該技術(shù)在現(xiàn)有常規(guī)抽油機上改造，具體實施方案為：在原來抽油機減速箱兩側(cè)的輸出軸處各增設大鏈輪，大鏈輪通過鏈條分別與對應的小鏈輪鏈接，小鏈輪套裝于二次平衡曲柄軸上。小鏈輪和二次平衡曲柄安裝在原抽油機底座上，配套有剎車系統(tǒng)、鏈條脹緊器，其轉(zhuǎn)速由大、小鏈輪齒數(shù)控制。當大鏈輪帶動小鏈輪旋轉(zhuǎn)時，小鏈輪帶動二次曲柄及其上的平衡重轉(zhuǎn)動（圖1）。

圖1 抽油機復平衡裝置

1.2 工作原理

抽油機復平衡技術(shù)利用轉(zhuǎn)速是原抽油機2倍，平衡重是原抽油機1/6的二次平衡裝置平緩抽油機減速箱輸出軸扭矩，使抽油機的載荷曲線呈微小波動形態(tài)，使轉(zhuǎn)矩趨于穩(wěn)定，提高系統(tǒng)效率，實現(xiàn)抽油機的高效節(jié)能。如圖2，一次平衡后輸出扭矩較大，二次平衡裝置扭矩曲線起到了抽油機全周期的“削峰填谷”的作用，通過二次平衡后，總輸出扭矩值高降低升，扭矩差進一步縮小，降低了抽油機運行載荷波動。

圖2 抽油機二次平衡后輸出扭矩

2 現(xiàn)場實施情況

現(xiàn)場對10口CYJY10-3-37HB抽油機井進行改造，改造成本5000元/口，從圖3中可以明顯的看出，CYJY10-3-37HB型抽油機扭矩曲線的波動比較大，不但有很高的“峰值”載荷，而且有很深的“谷值”載荷，凈扭矩處于波動狀態(tài)，通過復平衡后，二次平衡后的凈扭矩波動變緩，功率曲線上體現(xiàn)的是“削峰填谷”的結(jié)果（表1）。

從應用全周期在平衡技術(shù)試驗前后數(shù)據(jù)對比可以看出，電動機有功和無功功率均降低、功率因數(shù)升高、噸液百米耗電降低，平均噸液百米耗電節(jié)電率30%以上。電動機功率和損耗得到降低，降低了能耗。

圖3 相位角為30°時CYJY10-3-37HB抽油機輸出軸扭矩曲線

綜上，試驗10井次，每天共可節(jié)電511.92 kWh，按照電價0.637 1元/kWh計算，日節(jié)約電費326.14元，10口井設備改造共投50 000元，投資回收期為153天，有較高的經(jīng)濟效益。

表1 試驗井措施效果對比

3 結(jié)論

1）抽油機復平衡技術(shù)利用轉(zhuǎn)速是原抽油機2倍，平衡重是原抽油機1/6的二次平衡裝置平緩抽油機減速箱輸出軸扭矩，使抽油機的載荷曲線呈微小波動形態(tài)，使轉(zhuǎn)矩趨于穩(wěn)定，提高系統(tǒng)效率，實現(xiàn)抽油機節(jié)能。

2）現(xiàn)場試驗10口井，電動機有功和無功功率均降低、功率因數(shù)升高、噸液百米耗電降低，噸液百米耗電節(jié)電率30%以上，有較高的經(jīng)濟效益。

3）通過應用復平衡技術(shù)，電動機功率和損耗得到降低，降低了能耗，是一種行之有效的節(jié)能手段。

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