提高游梁式抽油機(jī)平衡率的措施探討

李默珂

【摘 要】游梁式抽油機(jī)是油田采油生產(chǎn)的主要設(shè)備。在游梁式抽油機(jī)的工作過程中，它的平衡率直接影響到其效能，也影響抽油機(jī)的正常運(yùn)行。本文在總結(jié)現(xiàn)場抽油機(jī)運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上，找出了日常生產(chǎn)管理中影響抽油機(jī)井平衡率的諸因素，提出了提高平衡率的措施，取得了較好的效果。

【關(guān)鍵詞】抽油機(jī)；平衡原理；平衡率；因素分析；效果分析

孤東油田經(jīng)過多年高速開發(fā)，目前已進(jìn)入開發(fā)中后期，含水急劇上升，注水水質(zhì)差，生產(chǎn)油井井況差，地層水礦化度高，注聚后后存在腐蝕、偏磨、地面管線結(jié)垢等一系列問題，導(dǎo)致近年來油井桿斷脫、管泵漏失率增高，檢泵維護(hù)頻繁，開井時(shí)率降低，作業(yè)占產(chǎn)大等一系列問題，油井管理面臨許多困難。而平衡率是衡量單井管理的重要指標(biāo)，本文重點(diǎn)對(duì)如何提高油井平衡率展開論述。

一、影響抽油機(jī)平衡率的因素分析

影響抽油機(jī)井的平衡率有很多因素，但關(guān)鍵體現(xiàn)在功圖載荷的變化上，功圖上載荷增加，上電流增加；功圖下載荷增加，電流下降。油井在生產(chǎn)過程中的各種變化都會(huì)引起載荷的變化。正常水驅(qū)井的功圖載荷可能受到多因素的影響，導(dǎo)致油井電流的變化。電流變化大，則平衡變化大，不易調(diào)整。

1.1抽油井客觀因素的影響

抽油機(jī)井采聚濃度變化導(dǎo)致載荷變化，引起平衡率變化。隨著體系的注入，采出井采出液含聚濃度有很大的變化，濃度增加會(huì)使粘度變大，交變載荷增加，導(dǎo)致平衡率變化。

1.2結(jié)垢變化導(dǎo)致載荷變化

a、桿管泵結(jié)垢：功圖表現(xiàn)為上載荷上升、下載荷下降，交變載荷增加，此時(shí)，抽油機(jī)上下電流同時(shí)上升。

b、篩管結(jié)垢：泵進(jìn)液通道堵塞，泵內(nèi)充滿系數(shù)下降，功圖表現(xiàn)為供液不足，此時(shí)上載荷變化不明顯，下行程時(shí)，游動(dòng)凡爾在活塞撞擊液面前不打開或打開慢，電流表現(xiàn)為上電流基本不變、下電流減小后突然增加到正常值。

c、凡爾結(jié)垢引起的漏失：功圖表現(xiàn)為上載荷下降、下載荷不變或上升，交變載荷減少，此時(shí)，抽油機(jī)上、下電流同時(shí)下降。結(jié)垢引起凡爾漏失井的比例很小，當(dāng)油井結(jié)垢還未引起漏失時(shí)，基本上已經(jīng)卡泵。結(jié)垢是導(dǎo)致抽油機(jī)井平衡率低的一個(gè)重要因素。

1.3管理因素

（1）部分井洗井周期不合理

洗井周期偏長，井內(nèi)結(jié)蠟較多，引起上負(fù)荷增加、下負(fù)荷減小，從而導(dǎo)致平衡率變化，一般需要3個(gè)月左右的時(shí)間平衡率開始明顯變化。

（2）調(diào)整力度不夠：

由于井措施井較多，措施后需要及時(shí)調(diào)整平衡；同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)井?dāng)?shù)較多，全區(qū)抽油機(jī)井共發(fā)生結(jié)垢井次平衡率變化大，因此調(diào)平衡工作量很大，存在不平衡井不能及時(shí)調(diào)整現(xiàn)象，影響了平衡率。

二、提高抽油機(jī)平衡率措施及效果分析

2.1改變游梁的結(jié)構(gòu)

按照平衡盡量靠近懸點(diǎn)的原則，同時(shí)，如果要求曲柄上的扭矩為常數(shù)，那么，驢頭在不同的位置時(shí)，由于懸點(diǎn)載荷的不同，所需要的平衡重也應(yīng)該是不同的事實(shí)，人們?cè)O(shè)計(jì)了多種改變游梁結(jié)構(gòu)的抽油機(jī)平衡結(jié)構(gòu)，主要有：

2.1.1在游梁上安裝可移動(dòng)的平衡系統(tǒng)

采用安裝在游梁上的可活動(dòng)的平衡系統(tǒng)，對(duì)游梁式抽油機(jī)進(jìn)行平衡或二次平衡，該平衡方式。該平衡方式，采用了靠近懸點(diǎn)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(jī)的壽命和可靠性。但是，由于增長了運(yùn)動(dòng)鏈，同時(shí)也是機(jī)構(gòu)的可靠性有所下降。另外，如果只采用游梁平衡的方案，連桿將承受交變載荷，所需的平衡重量將大幅度的增加，不利用整機(jī)的優(yōu)化，這種平衡方式，沒有在油田大面積推廣。

2.1.2在游梁上增加固定的半可調(diào)平衡系統(tǒng)

按照抽油機(jī)多變量優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型，抽油機(jī)的平衡系統(tǒng)包括曲柄平衡系統(tǒng)和游梁平衡系統(tǒng)兩部分，游梁平衡部分，通常稱為平衡部分。該技術(shù)是在游梁尾部的合適位置，裝配是個(gè)可調(diào)重量重塊，達(dá)到游梁復(fù)合平衡的目的。由于沒有增加任何活動(dòng)構(gòu)件，故該種平衡的抽油機(jī)和常規(guī)抽油機(jī)有著相同的可靠性和運(yùn)動(dòng)特性。由于平衡靠近井口，且部分按照示功圖的要求設(shè)計(jì)，可以較好的提高平衡效果，改善連桿和曲柄銷的受力，提高其可靠性和壽命。

要通過優(yōu)化，選擇合理的游梁平衡重量和方位，在游梁上安裝適當(dāng)?shù)钠胶庵亓?，達(dá)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)能降耗，提高整機(jī)效益和抽油機(jī)井系統(tǒng)效益的目的。實(shí)驗(yàn)表明：不僅在欠平衡抽油機(jī)上使用該技術(shù)可以取得良好的節(jié)能效果，在能夠達(dá)到平衡的抽油機(jī)上使用，也有明顯的效果。

2.2改變曲柄平衡的結(jié)構(gòu)

該類平衡技術(shù)是靠改變曲柄上平衡的結(jié)構(gòu)或增加曲柄上的平衡裝置了實(shí)現(xiàn)平衡，達(dá)到減少減速箱上扭矩目的的。

2.2.1改變曲柄平衡結(jié)構(gòu)

改變抽油機(jī)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，改為游梁氣動(dòng)平衡等等，這些技術(shù)，由于改變了原抽油機(jī)基本的平衡方式，嚴(yán)格的說，不屬于平衡的范圍，但屬于平衡技術(shù)的改進(jìn)，這里也作一簡單的評(píng)述。游梁式抽油機(jī)的游梁平衡技術(shù)，是原來小型抽油機(jī)普遍采用的平衡技術(shù)，平衡重靠近懸點(diǎn)，連桿受力減小，曲柄銷受力變優(yōu)，有利于提高整機(jī)的可靠性。

2.2.2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(dá)到平衡的效果。該平衡方法結(jié)構(gòu)簡單，可以改變平衡系統(tǒng)的偏置角，部分的降低曲柄上的扭矩，減少負(fù)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(shí)，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(fù)雜，降低了系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，不能降低曲柄銷上的受力，因此，該種平衡方式?jīng)]能在油田大面積推廣。

2.3采取綜合措施

（1）加強(qiáng)熱洗管理，制定合理的周期，減少因結(jié)蠟引起不平衡井?dāng)?shù)；（2）認(rèn)真分析每口并平衡變化的原因，調(diào)整平衡時(shí)應(yīng)針對(duì)不同的原因采取不同的措施；（3）應(yīng)用井口加藥提高防蠟效果；（4）加強(qiáng)管理及時(shí)調(diào)整不平衡井最終達(dá)到提高平衡率指標(biāo)。2015年集中調(diào)整不平衡抽油機(jī)，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(duì)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(jī)電流、有效功率都有下降，地面效率及系統(tǒng)效率都有提高。

三、結(jié)束語

由于井下負(fù)荷及抽油機(jī)工作狀態(tài)的不斷變化，平衡度也處于一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過程中。經(jīng)多次實(shí)踐和研究表明，只有把抽油機(jī)平衡率控制在85-100%范圍內(nèi)，電能損耗才最低。所以，抽油機(jī)平衡率具有很大的優(yōu)化潛力和節(jié)能空間?，F(xiàn)場，我們應(yīng)用電流表測算最大上行電流與最大下行電流之間的比值，從而判斷出抽油機(jī)乎衡率，及時(shí)加以調(diào)整，達(dá)到最終的節(jié)能目的。

【參考文獻(xiàn)】

[1]葉利平等.抽油機(jī)采油技利【M】.北京：石油工業(yè)出版社，2004，3-s.

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