抽油機(jī)自調(diào)微平衡裝置的研制與應(yīng)用

王群章，施珠華，陳楊

王飛，龐顯峰 （中石化河南油田分公司第一采油廠，河南 桐柏474780）

游梁式抽油機(jī)由于其結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、操作維護(hù)方便等特點(diǎn)，成為油田機(jī)械采油的主要設(shè)備。但是游梁式抽油機(jī)平衡度直接影響到抽油機(jī)的能耗。當(dāng)抽油機(jī)平衡度不在80%～110%范圍之內(nèi)時，有可能造成電機(jī)的負(fù)荷不均衡導(dǎo)致電機(jī)溫度升高，并且會對減速箱、曲柄銷和曲柄銷軸承等機(jī)械零部件造成損壞，影響其使用壽命，同時平衡度又影響曲柄旋轉(zhuǎn)速度的均勻性，進(jìn)而影響井下桿泵工作。因此，調(diào)平衡工作在游梁式抽油機(jī)運(yùn)行管理中顯得尤為重要［1］。

河南油田第一采油廠現(xiàn)有的游梁式抽油機(jī)的平衡大多數(shù)采取曲柄平衡塊調(diào)節(jié)，對于平衡塊調(diào)到頭卻依然不平衡的抽油機(jī)則采取復(fù)合調(diào)平衡方式，但是由于這2種調(diào)節(jié)方式操作過程復(fù)雜，勞動強(qiáng)度大，費(fèi)工費(fèi)時，已不能滿足油井生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整的需要。為此研制出了抽油機(jī)自調(diào)微平衡裝置，進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)并取得了較好的效果。

1 抽油機(jī)自調(diào)微平衡裝置技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)組成

抽油機(jī)自調(diào)微平衡裝置是安裝在抽油機(jī)游梁上的一套輔助平衡系統(tǒng)。該系統(tǒng)由導(dǎo)軌、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) （調(diào)節(jié)電機(jī)、減速機(jī)、鏈輪鏈條等）、行走機(jī)構(gòu) （行走輪、托架、平衡軸等）、鎖緊裝置（剎車電機(jī)、偏心軸、凸輪、剎車塊等）、平衡機(jī)構(gòu) （平衡箱、平衡塊等）、控制系統(tǒng)組成，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

1.2 工作原理

自調(diào)微平衡裝置是在曲柄平衡的基礎(chǔ)上［2］，通過輔助平衡裝置改變游梁平衡重的位置，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)平衡。調(diào)平衡操作時，當(dāng)控制柜上顯示的上、下行電流不平衡時通過調(diào)整按鈕，調(diào)整游梁上的輔助平衡裝置，使游梁上的平衡重前移或后移 （最大移動距離3m），當(dāng)上下電流基本一致時，按動鎖緊按鈕，鎖緊行走機(jī)構(gòu)，完成平衡調(diào)節(jié)。該裝置是動態(tài)調(diào)平衡裝置，在抽油機(jī)運(yùn)行過程中即可完成平衡調(diào)節(jié)。

圖1 抽油機(jī)尾平衡結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 創(chuàng)新技術(shù)

該裝置主要是針對曲柄平衡方式的游梁式抽油機(jī)而設(shè)計的，抽油機(jī)的型號不同，該裝置的大小和結(jié)構(gòu)也有所不同。

1）該裝置結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、安全可靠。該裝置的傳動結(jié)構(gòu)采用鏈條傳動，傳動平穩(wěn)，移動距離長，安全可靠，安裝維護(hù)方便；另外該裝置的平衡塊為轉(zhuǎn)動式的，并且所有的平衡塊安裝在一根軸上，這樣也就將所有配重塊的重量集中到導(dǎo)軌的某一個點(diǎn)上，進(jìn)而產(chǎn)生最大的有效力矩。

2）該裝置具有電動鎖緊功能。該機(jī)構(gòu)通過齒條和齒塊鎖緊進(jìn)而將配重塊和導(dǎo)軌無間隙地鎖緊在一起，避免因微動摩擦和撞擊而造成部件的過早損壞，延長使用壽命［3］。

3）該裝置具有自鎖和互鎖功能。當(dāng)鎖緊機(jī)構(gòu)處于鎖緊狀態(tài)時，行走機(jī)構(gòu)電機(jī)處于不工作狀態(tài)，避免因工人誤操作而導(dǎo)致設(shè)備損壞，只有當(dāng)鎖緊機(jī)構(gòu)處于松開狀態(tài)時，行走機(jī)構(gòu)才能工作。

4）該裝置在抽油機(jī)運(yùn)行過程中即可完成平衡調(diào)節(jié)，節(jié)約時間，提高工作效率，減少停機(jī)時間。

2 現(xiàn)場試驗(yàn)及應(yīng)用情況

2012年底抽油機(jī)自調(diào)微平衡裝置研制成功后，在河南油田第一采油廠魏崗油礦魏190井上進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)。該井電動機(jī)功率22kW，電壓為1140V，平衡調(diào)到頭后抽油機(jī)平衡度僅為59．1%；該井安裝自調(diào)微平衡裝置后，抽油機(jī)平衡度由59．1%調(diào)到93．3%，機(jī)采系統(tǒng)效率由30．99%提升到35．93%，日節(jié)電148kW·h。2013年在江河油礦雙7-138井和雙8-128井上進(jìn)行了推廣應(yīng)用，取得了良好的效果。由表1可以看出，該裝置具有較好的節(jié)能效果，平均平衡度由68%提高到92．5%，平均節(jié)電率達(dá)到9．96%。利用該裝置減輕了工人的勞動強(qiáng)度。常規(guī)調(diào)平衡是靠調(diào)整曲柄上平衡塊的位置或復(fù)合平衡改造來實(shí)現(xiàn)的，需要吊車配合，勞動強(qiáng)度大。應(yīng)用自調(diào)微平衡裝置后，只需1名工人操作，可以快速、動態(tài)地調(diào)整平衡，隨時保證抽油機(jī)的平衡度保持在最佳位置。另外，該裝置穩(wěn)定可靠，安全性高，徹底克服了過去抽油機(jī)調(diào)平衡時存在的安全風(fēng)險。

表1 江河采油管理區(qū)安裝自調(diào)微條平衡裝置效果統(tǒng)計

3 結(jié)論及認(rèn)識

1）抽油機(jī)自調(diào)微平衡裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全可靠、節(jié)能降耗等優(yōu)點(diǎn)。

2）抽油機(jī)自調(diào)微平衡裝置適用于平衡塊調(diào)到頭卻依然不平衡的抽油機(jī)的平衡調(diào)節(jié)。

3）抽油機(jī)自調(diào)微平衡裝置可實(shí)現(xiàn)快速調(diào)平衡，從而提高采油時率。

［1］郭登明，艾薇，谷志峰，等 ．游梁式抽油機(jī)的節(jié)能改造 ［J］．鉆采工藝，2002，25（3）：62～64．

［2］鄧衛(wèi)東 ．異相游梁抽油機(jī)可調(diào)式尾平衡裝置 ［J］．石油機(jī)械，2012，40（2）：60～63．

［3］聞偉，賴文旭，高李穎，等 ．抽油機(jī)齒形鎖塊式液壓平衡裝置的研制與應(yīng)用 ［J］．化工管理，2013，（8）：28～29．