注重功率平衡提高抽油井系統(tǒng)效率

孟憲琪++何志強(qiáng)

摘 要：有桿泵采油占我國(guó)油井的80%，由于與抽油機(jī)聯(lián)合工作的井下抽油泵載荷交替變化造成地面系統(tǒng)工作不平穩(wěn)，加劇了動(dòng)力系統(tǒng)的無(wú)功消耗，導(dǎo)致抽油系統(tǒng)的低效率運(yùn)行，造成了巨大的能源浪費(fèi)。通過(guò)抽油機(jī)電機(jī)的輸入功率等電參數(shù)、油井示功圖、油井生產(chǎn)參數(shù)的測(cè)試、錄取和系統(tǒng)效率計(jì)算工作，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分析，確定了造成抽油機(jī)系統(tǒng)效率低的因素，提高抽油機(jī)系統(tǒng)效率的目的。

關(guān)鍵詞：抽油井 油井示功圖 油井生產(chǎn)參數(shù) 功率平衡 系統(tǒng)效率

中圖分類(lèi)號(hào)：TE9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（c）-0055-01

1 功率平衡再認(rèn)識(shí)

抽油機(jī)嚴(yán)格意義的平衡運(yùn)行狀態(tài)就是指電動(dòng)機(jī)在上下沖程中都做正功且相等。長(zhǎng)期以來(lái)，采用電流法調(diào)整抽油機(jī)平衡在油田生產(chǎn)中占有主導(dǎo)地位，要想推行功率平衡，就必須認(rèn)識(shí)到電流法平衡弊端，了解功率平衡對(duì)抽油機(jī)合理化運(yùn)行的作用。

1.1 電流法平衡測(cè)試弊端

（1）在實(shí)際操作過(guò)程中，由于在上下沖程中電流峰值所占的時(shí)間較短，電流表數(shù)值不斷變化閃動(dòng)等因素的影響，測(cè)試人員僅靠目測(cè)很難讀取準(zhǔn)確的數(shù)值。

（2）在應(yīng)用電流法評(píng)價(jià)抽油機(jī)平衡時(shí)，會(huì)產(chǎn)生虛假平衡的現(xiàn)象。產(chǎn)生這種電流虛假平衡的原因是抽油機(jī)普遍存在的負(fù)功現(xiàn)象。在抽油機(jī)的一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)（即一個(gè)沖程），由于抽油機(jī)負(fù)載周期性變化，在某些時(shí)刻會(huì)產(chǎn)生抽油機(jī)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在回饋制動(dòng)狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)成為發(fā)電機(jī)，將抽油機(jī)的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)抽油機(jī)平衡度較差時(shí)，這種現(xiàn)象就比較明顯。由于電動(dòng)機(jī)本身的運(yùn)行特性的原因，在發(fā)電運(yùn)行時(shí)，其功率因數(shù)較低，運(yùn)行電流較大。計(jì)算抽油機(jī)平衡時(shí)，如果以這種回饋電流作為峰值計(jì)算，就會(huì)產(chǎn)生虛假平衡的現(xiàn)象。因此，電流法從理論和實(shí)際操作上都存在著缺陷，準(zhǔn)確性較差，存在虛假平衡問(wèn)題。

1.2 功率法平衡測(cè)試可行性分析

而從功率角度分析，可以如實(shí)地反映電機(jī)做功情況，能夠比較準(zhǔn)確的判斷抽油機(jī)平衡狀況。通過(guò)調(diào)平衡，就可盡量避免負(fù)功的出現(xiàn)，從而減少電能無(wú)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(dá)94.6%，表面上看處于相當(dāng)好的平衡狀態(tài)，而功率平衡率僅為48%，并未達(dá)到真正平衡。

2 優(yōu)化運(yùn)行 提高平衡調(diào)整成功率

參考《游梁式抽油機(jī)井地面標(biāo)準(zhǔn)化操作手冊(cè)》中功率平衡半徑理論調(diào)整公式，可盡量避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。公式如下：8型、10型機(jī)：△R=10（1-N） （1）；

12型機(jī)：△R=6（1-N） （2）

式中：△R—平衡半徑理論調(diào)整值，m（△R為正值時(shí)，平衡塊遠(yuǎn)離曲柄軸中心，△R為負(fù)值時(shí)，平衡塊移向曲柄軸中心）；N—調(diào)整前實(shí)測(cè)功率平衡比；k—欲調(diào)整平衡塊塊數(shù)；n—沖次，次/min。

3 實(shí)例分析

3.1 通過(guò)移動(dòng)平衡塊即可達(dá)到平衡的抽油機(jī)井

如DXY66X38井，采用CYJ12-4.2-73HB生產(chǎn)，工作制度56×3×2.5，有4塊平衡塊，測(cè)電流平衡為106.6%，N=153.9%，為過(guò)平衡，只調(diào)節(jié)2塊平衡塊，將數(shù)據(jù)帶入式（2）：△R=6×（1-1.539）×=-0.647（m）

計(jì)算表明，將2塊平衡塊在當(dāng)前位置同時(shí)靠近曲柄中心約0.647 m可達(dá)到平衡。實(shí)施調(diào)平衡后，測(cè)得該井功率平衡達(dá)107.9%，達(dá)到合格，日節(jié)電約7.2 kW·h。

3.2 平衡半徑達(dá)最大的不平衡抽油機(jī)井

平衡塊足夠時(shí)，通過(guò)累加平衡塊使油井平衡。如DXY86-23井，12型機(jī)，工作制度56×3×3.5，有2塊平衡塊，功率平衡25.9%，公式計(jì)算△R為0.64m，原來(lái)平衡半徑已達(dá)1.45 m，不可再向外調(diào)，由式（3）算出△R'為-0.4 m，平衡半徑向里調(diào)0.4m后，功率平衡率82.7%，系統(tǒng)效率提高2.1%，日節(jié)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(diào)整量，m；R—原來(lái)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(shí)，通過(guò)公式計(jì)算，超出最大平衡半徑的抽油機(jī)，直接將平衡塊調(diào)至最外生產(chǎn)。

4 結(jié)論

（1）抽油機(jī)平衡調(diào)整的終極目標(biāo)是最大限度的節(jié)能與安全運(yùn)行，在抽油機(jī)光桿功率不變的情況下，通過(guò)合理調(diào)整平均塊位置，也就是減少了電能與機(jī)械能之間的來(lái)回轉(zhuǎn)換，減少了由于能量轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的能耗，從而節(jié)約了電能。

（2）平衡調(diào)整并不能消除所有的負(fù)功現(xiàn)象。平衡調(diào)整只對(duì)功率曲線(xiàn)的一階（基波）正弦分量起作用，對(duì)一階余弦分量不起作用。對(duì)于負(fù)功出現(xiàn)在光桿行程上下死點(diǎn)附近的井，只能采用更換新型的抽油機(jī)或?qū)υ摮橛蜋C(jī)進(jìn)行改造，采用異相曲柄才能解決。

（3）平衡率作為影響機(jī)采系統(tǒng)效率重要因素之一，不容忽視。在采油生產(chǎn)過(guò)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(huì)破壞抽油機(jī)原來(lái)的平衡狀況，因此，抽油機(jī)平衡調(diào)整是一項(xiàng)長(zhǎng)期、動(dòng)態(tài)的工作，只有持之以恒，才能在現(xiàn)有的條件下進(jìn)一步深化抽油機(jī)合理化運(yùn)行工作。

參考文獻(xiàn)

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