提高游梁式抽油機(jī)平衡率的對策探討

王繼國

【摘 要】游梁式抽油機(jī)的平衡是抽油機(jī)設(shè)計和生產(chǎn)管理中的關(guān)鍵問題?，F(xiàn)場使用的抽油機(jī)平衡率低，嚴(yán)重的不平衡造成電力的浪費(fèi)，造成多數(shù)電動機(jī)電流變化不均勻，使電動機(jī)內(nèi)耗大大增加，影響整個抽汲系統(tǒng)的效率，也直接影響抽油機(jī)的節(jié)能、使用壽命及運(yùn)轉(zhuǎn)安全性。本文重點(diǎn)介紹了抽油機(jī)平衡原理和平衡的標(biāo)準(zhǔn)，分析了目前影響抽油機(jī)平衡率存在的問題，闡述了提高抽油機(jī)平衡率的對策。

【關(guān)鍵詞】抽油機(jī)；平衡標(biāo)準(zhǔn)；平衡率；對策探討

一、游梁式抽油機(jī)平衡原理

游梁式抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡，原因是上、下沖程中懸點(diǎn)載荷的變化，造成電動機(jī)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(jī)是沒有的。因?yàn)樯a(chǎn)過程中油層情況、油并情況及油井工作制度的改變都會破壞抽油機(jī)原來的平衡。因而在油井生產(chǎn)過程中要定期檢查和及時調(diào)整抽油機(jī)的平衡，通常采油的檢查方法有兩種：一是測量驢頭上，下沖程的時間，二是測量上、下沖程中的電流。抽油機(jī)在平衡條件下工作時，上、下沖程的電流峰值應(yīng)該相近。即：I上/I下=100%。如果上沖程的電流峰值大于下沖程的電流峰值，說明平衡不夠，則應(yīng)增加平衡塊重量或增大平衡半徑R（平衡塊遠(yuǎn)離曲柄軸中心）；反之，則應(yīng)減小平衡塊重量或平衡半徑R（平衡塊靠近曲柄軸中心）。

二、游梁式抽油機(jī)平衡的標(biāo)準(zhǔn)

游梁式抽油機(jī)井平衡率是日常生產(chǎn)管理中的一項(xiàng)重要指標(biāo)，抽油機(jī)在工作過程中懸點(diǎn)承受的是不對稱的脈動載荷，上沖程載荷很大，下沖程載荷較小，這樣就會造成上沖程電動機(jī)做功很大，下沖程電機(jī)做負(fù)功，即懸點(diǎn)拉著電機(jī)旋轉(zhuǎn)。因此也就會造成抽油機(jī)不平衡。

在游梁式抽油機(jī)的工作過程中，它的平衡直接影響到其效能.井下載荷隨著生產(chǎn)的進(jìn)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(jī)原有的平衡，為此找出日常生產(chǎn)管理中影響抽油機(jī)井平衡率的各種因素，總結(jié)提高平衡率的有效方法。

按點(diǎn)目前的研究，評定抽油機(jī)是否平衡，一般遵守如下標(biāo)準(zhǔn)：即：準(zhǔn)則I：上沖程內(nèi)電機(jī)作功與下沖程內(nèi)電機(jī)做功相等；準(zhǔn)則2：上沖程內(nèi)曲柄軸凈扭矩最大值與下沖程內(nèi)凈扭矩最大值相等；準(zhǔn)則3：曲柄軸凈扭矩在一轉(zhuǎn)中的均方根值最小。當(dāng)采用不同準(zhǔn)則進(jìn)行抽油機(jī)平衡時，計算的抽油機(jī)的能耗結(jié)果存在一定程度上的差別。由于準(zhǔn)側(cè)l和準(zhǔn)側(cè)3在油田現(xiàn)場難以進(jìn)行評定，因此，準(zhǔn)則2就成為普遍被油田采用的平衡判定標(biāo)準(zhǔn)。有理論工作者分析也表明，按照現(xiàn)場通用的準(zhǔn)則2，也可以取得較好的節(jié)能效果。

三、目前影響游梁式抽油機(jī)平衡率存在的問題

目前絕大部分游梁式抽油機(jī)的配重嚴(yán)重不平衡，且抽油機(jī)的起動扭矩很大，慣性也很大，從而造成較大的沖擊電流，沖擊電流不僅浪費(fèi)掉大量的電能，而且嚴(yán)重威脅到設(shè)備的安全。主要為以下問題：

（1）部分游梁式抽油機(jī)平衡輕，且四個平衡塊已經(jīng)調(diào)到外頭，無法達(dá)到平衡率100%。

（2）部分游梁式抽油機(jī)平衡重，且四個平衡塊已經(jīng)調(diào)到里頭，無法達(dá)到平衡率100%。

（3）平衡塊不能靈活滑動，自行調(diào)整。

（4）現(xiàn)在取電流的方式還是依靠站上職工用鉗形電流表取上下沖程中電流峰值，由于電流表自身的影響和人工目測很難讀準(zhǔn)的數(shù)值從而產(chǎn)生不平衡的井報為平衡的問題和平衡率失真的問題。

四、提高游梁式抽油機(jī)平衡率的措施

4.1 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(shí)現(xiàn)二次平衡，達(dá)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。

4.1.1 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(dá)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(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，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，不能降低曲柄銷上的受力。

4.1.2 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，改為游架氣動平衡等等。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。在大型抽油機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(dāng)時實(shí)驗(yàn)條件、設(shè)計水平、制造水平、密封件質(zhì)量等因素的限制，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(yīng)用，接連發(fā)生掀次因驢頭失續(xù)而造成的大事故。同時，密封問題、油田環(huán)境因素的影響等問題，使得氣平衡裝置性能保證足夠的壓力，使得平衡效果變差，在大型抽油機(jī)中，氣平衡抽油機(jī)應(yīng)該是一種較為理想的機(jī)型。

4.2 改變游梁結(jié)構(gòu)

4.2.1 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(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)動鏈，同時也是機(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，所需平衡重量將大幅度的增加，不利用整機(jī)優(yōu)化。

4.2.2 在游粱上增加固定半可調(diào)平衡系統(tǒng)

按照抽油機(jī)多變量優(yōu)化設(shè)計的模型，抽油機(jī)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，游梁復(fù)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(jī)和常規(guī)抽油機(jī)有著相同的可靠性和運(yùn)動特性。由于平衡靠近井口，且部分按照示功圖的要求設(shè)計，可以較好的提高平衡效果，改善邊桿和曲柄平衡重和游梁平衡重，達(dá)到即改善抽油機(jī)的平衡效果，降低曲柄銷上承受的載荷，提高整機(jī)的節(jié)能性的可靠性，又不過大增加重量，提高整機(jī)重心的目的，實(shí)現(xiàn)綜合意義上的優(yōu)化，即所謂設(shè)計采用復(fù)合平衡技術(shù)的抽油機(jī)。

對于現(xiàn)場使用的抽油機(jī)，特別是在較深井上工作的大負(fù)荷的抽油機(jī)，只靠原抽油機(jī)所配的曲柄平衡重量，難以使抽油機(jī)實(shí)現(xiàn)良好的平衡，可以通過優(yōu)化，選揮合理的游粱平衡重量和方位，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)能陣耗，提高整機(jī)效益和抽油機(jī)井系統(tǒng)效益的目的。

五、幾點(diǎn)結(jié)論

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

（2）抽油機(jī)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(jī)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(jī)游梁復(fù)合平衡改造在游粱后部焊接平衡重，改造費(fèi)用低，節(jié)能效果好。

【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)平衡率與能耗的關(guān)系[J]；油氣田地面工程；2009年09期.