運用電流變化判斷抽油機井故障的方法探討

劉曉成

【摘 要】電流資料是抽油機井日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)的組成部分之一，電流資料的變化反映了抽油機井的生產(chǎn)狀態(tài)發(fā)生了變化。本文主要通過分析電流變化，判斷抽油機井問題及故障，其目的就是將產(chǎn)量損失降低到最小。通過及時對電流資料的變化進(jìn)行分析、診斷，能夠及早發(fā)現(xiàn)抽油井生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題和故障，有利于及時制定解決措施，使油井恢復(fù)正常運行。

【關(guān)鍵詞】電流資料；診斷；抽油機井；故障；方法探討

一、運用電流資料發(fā)現(xiàn)抽油機井問題的優(yōu)勢

（一）運用電流數(shù)據(jù)能夠及時有效的發(fā)現(xiàn)問題

利用測示功圖、憋壓、檢查液面等方法及手段也都能用以檢查抽油機的運行狀況。但就檢測周期來看，電流數(shù)據(jù)的錄取每天進(jìn)行，而抽油機井的產(chǎn)液量每10～15天測量一次，液面、示功圖則每月測試一次。電流數(shù)據(jù)的錄取無疑更具及時性。

（二）電流數(shù)據(jù)易于錄取

電流數(shù)據(jù)的錄取相較其他方法具有簡便性。一名前線工作人員，使用一部鉗形電流表就能進(jìn)行電流數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確錄取。

（三）電流變化反映能耗變化

電流的變化直接反映抽油機能耗狀況，數(shù)據(jù)的錄取直接為節(jié)能工作提供依據(jù)。

（四）電流變化反映井下載荷、平衡狀況

井下載荷變輕，則上行程電流降，下行程電流升；井下載荷變重，則上行程電流升，下行程電流降。抽油機不平衡，上下電流差大。主要出現(xiàn)在泵況突變時發(fā)生。

（五）抽油井電流變化反映懸點載荷變化及設(shè)備自身變化

引起懸點載荷變化的主要原因是桿重、液重、慣性、井下磨阻、井口磨阻及機械磨阻。地面因素包括電機消耗、皮帶損耗、變速箱的磨損以及四連桿的磨阻等。引起抽油機井載荷變化主要是：懸點載荷上升，說明是防噴盒磨阻增大、蠟影響、或者是卡泵。懸點載荷下降，說明是游動凡爾漏失、或者斷脫。

二、運用電流變化判斷運行情況和故障

（一）判斷抽油機井的平衡情況

電動機工作電流的大小直接反應(yīng)出抽油機載荷大小，正常生產(chǎn)井在生產(chǎn)抽油機的載荷是相對穩(wěn)定的電動機的工作電流也是相對穩(wěn)定的。只有在機、桿、泵以及井下管柱出現(xiàn)故障或問題是抽油機的載荷才會發(fā)生變化，電動機的工作電流也隨之變化。游梁式抽油機安裝平衡裝置是由抽油機的工作特點決定的。平衡裝置的作用一是減少電動機運行中的負(fù)荷差異，二是采用電流判斷抽油機的平衡狀況，是一種傳統(tǒng)的做法。抽油機不平衡會對機采設(shè)備造成損害，比如對減速箱會造成背面沖擊。

從耗電來看，功率P=√3UIcosφ，在上沖程中電機電流的增大會造成輸出功率急劇增大，而下沖程抽油機反而帶著電機運轉(zhuǎn)，造成功率浪費，降低電機的效率和壽命。從現(xiàn)場情況來看，平衡良好的抽油機與平衡差的抽油機相比，平均可減少耗電5%以上。采用電流判斷抽油機的平衡標(biāo)準(zhǔn)，因為生產(chǎn)過程中地層情況、油井情況以及油井的工作制度的改變都會破壞抽油機原來的平衡，因此不可能達(dá)到經(jīng)常完全平衡，一般認(rèn)為上下沖程的峰值電流比值達(dá)到75%以上就比較理想了。

（二）判斷抽油機井傳動系統(tǒng)故障

游梁式抽油機是油田上主要采用的抽油機，它基本特點是：曲柄連桿機構(gòu)和驢頭分別位于支架的前后兩邊曲柄軸中心基本位于游梁尾軸承的正下方，減速器多安裝在用鋼板焊成的高基座上。它主要由動力機、減速箱、曲柄、連桿、橫梁、驢頭、支架、底座、剎車裝置、懸繩器以及平衡重等多個傳動設(shè)施將電機的功變成帶動光桿上下運動的能量，如果任何一個環(huán)節(jié)傳動效率降低，均會造成電機電流的非正常變化。某井正常生產(chǎn)時電流77A/68A，于2016年6月份因減速箱齒輪打齒造成減速箱損壞，事故后期通過同井組人員核實判斷原因，了解到事故發(fā)生近期該井電流為60A/49A，電流急劇上升。分析總結(jié)：生產(chǎn)井電流上升一般首先考慮到結(jié)蠟影響，但這種情況與結(jié)蠟的區(qū)別在于電流在短時間內(nèi)急劇上升，卻不會出現(xiàn)卸載，此時應(yīng)及時檢查抽油機井傳動系統(tǒng)工作是否正常。

（三）地面調(diào)參與電流的關(guān)系

目前油井采取的增產(chǎn)措施中，根據(jù)油井供液能力等生產(chǎn)情況的變化，調(diào)整沖程、沖次等地面生產(chǎn)參數(shù)是一種主要的增產(chǎn)與節(jié)能降耗手段。沖程的調(diào)整會引起扭矩的變化，沖次的調(diào)整會引起動載荷的變化，從而引起電流的變化。由我隊部分調(diào)參井電流的變化得出：調(diào)大參數(shù)井電流前后對比，上行電流明顯增大，下行電流略有減小。

在曲柄扭矩不變的情況下，由于油井載荷產(chǎn)生的扭矩Mp∝Smax，在油井上沖程凈扭矩隨著負(fù)荷扭矩的增大而增大，所以上沖程電流增大。下沖程電流略有減小，致使抽油機平衡程度變差。沖程變小，電流變化情況相反，沖次的變化主要對動載荷造成影響，載荷變化較小，因此電流變化不明顯。地面生產(chǎn)參數(shù)變化時，尤其是沖程變化時，因及時根據(jù)電流變化調(diào)整平衡，避免參數(shù)調(diào)整后造成能耗增加以及對設(shè)備的損壞。

（四）判斷井下的故障情況

抽油機井在生產(chǎn)時，抽油桿柱做上下往復(fù)運動，其頂部所承受的載荷最大，而且抽油桿柱上所承受的載荷是變化的。抽油桿柱上行時加載，下行時卸載這種周期性的一加一卸，反復(fù)作用的結(jié)果可以通過電流體現(xiàn)出來，我們根據(jù)這些變化做出相應(yīng)的判斷。以抽油桿底部斷脫為例，抽油桿底部斷脫，在管、泵基本不漏失的情況下，電流表現(xiàn)為上電流明顯減小，下電流增大（在結(jié)蠟較嚴(yán)重的井上上電流變化幅度不大）。

三、電流數(shù)據(jù)變化對應(yīng)的問題及解決實例

抽油機井上下電流影響因素三個方面：井底負(fù)荷，抽油機減速箱扭矩及電機額定功率。抽油機正常生產(chǎn)時電流數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定，并且在平衡率要求的固定范圍之內(nèi)（85%～100%），下電流應(yīng)小于上電流。當(dāng)電流數(shù)據(jù)產(chǎn)生變化時，就說明抽油機井出現(xiàn)了問題。下面就結(jié)合一些具體情況，分析電流數(shù)據(jù)不同變化可能對應(yīng)哪些問題。

（1）類型一：電流變化較大，上電流下降，下電流上升，且在變化過程中，下電流大于上電流，日產(chǎn)液量與產(chǎn)油量大幅下降，含水率上升。

抽油機生產(chǎn)正常時驢頭的最大載荷主要來自兩個方面；一個是抽油桿自重，另一個是液體重量。上電流明顯下降表明驢頭載荷減輕，同時產(chǎn)液與產(chǎn)油量下降，統(tǒng)合二者則能證明地下桿泵運行有異?？赡苁怯蜅U或油管斷脫、脫節(jié)器脫落造成的。而上行時因驢頭載荷減小，依靠平衡塊即可拉起驢頭，電機作功小，導(dǎo)致了電流下降。下行時，因驢頭載荷減小，平衡塊要依靠電機作功舉升，所以下行電流變大。

（2）類型二：抽油機井上下電流逐漸增加，產(chǎn)油量與產(chǎn)液量逐漸下降，含水量逐漸增高。

上下電流逐漸增加說明抽油機無論上行還是下行所承受的載荷都是逐漸增加的，與此同時產(chǎn)液量與產(chǎn)油量也呈現(xiàn)下降趨勢，這種現(xiàn)象極有可能是抽油機井管壁結(jié)蠟造成的。因為井筒結(jié)蠟會使抽油桿摩擦阻力增大。上行時，摩擦阻力增大，也就意味著抽油機載荷增大，從而導(dǎo)致電機負(fù)荷增大，電流上升。下行時，摩擦阻力增大抵消了一部分抽油桿的向下重力，因此下行載荷減小，平衡塊需要靠電機舉升，電機負(fù)荷變大，下電流也會升高。

舉例：A井，從該井的連續(xù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)中看，日產(chǎn)液量、日產(chǎn)油量逐漸下降，含水上升，上下電流也逐漸上升，從數(shù)據(jù)顯示來看該井有結(jié)蠟跡象，于2016年8月份及時對該井進(jìn)行了熱洗，洗后恢復(fù)正常生產(chǎn)。

解決辦法：（1）熱洗化蠟，減小抽油桿因結(jié)蠟造成的摩擦阻力。（2）合理定制熱洗周期，減少結(jié)蠟對生產(chǎn)的影響。

四、結(jié)語

電流資料的錄取是采油工每日都要進(jìn)行的基本工作之一，通過電流資料的錄取和對比查看，能夠及時發(fā)現(xiàn)抽油機井載荷的變化。通過結(jié)合其他生產(chǎn)動態(tài)資料能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行問題的判斷分析，及時進(jìn)行解決措施的制定。從而使大部分問題及故障能在第一時間即問題及故障發(fā)生在初期便得到解決，節(jié)省了問題加劇后再進(jìn)行解決的高額維修成本，而使生產(chǎn)盡快得到恢復(fù)也降低了因生產(chǎn)中斷造成的產(chǎn)量損失。

【參考文獻(xiàn)】

[1]車太杰.采油生產(chǎn)常見故障診斷與處理.2010.石油工業(yè)出版社.