抽油機(jī)功率法平衡技術(shù)的應(yīng)用

劉洪宇

（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

1 抽油機(jī)平衡測(cè)試現(xiàn)狀

目前檢查抽油機(jī)平衡的方法是電流法[1-2]，即通過(guò)測(cè)量抽油機(jī)的上下電流峰值來(lái)計(jì)算平衡率，但這種方法采用鉗形電流表錄取的是瞬時(shí)峰值電流，存在一定的人為誤差并且錄取電流分不出正負(fù)電流，發(fā)電與用電都產(chǎn)生電流，一些嚴(yán)重不平衡的井在出現(xiàn)倒發(fā)電現(xiàn)象時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的電流，使用電流法檢測(cè)平衡會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的結(jié)果，電流法測(cè)平衡存在著局限性[3-4]。

因此需要一種更為合理的檢測(cè)方法來(lái)確定抽油機(jī)的平衡狀態(tài)。根據(jù)Q/SY1233—2009《抽油機(jī)平衡及操作規(guī)范》，抽油機(jī)的平衡狀況可以由功率平衡率判別，功率法測(cè)平衡通過(guò)測(cè)量抽油機(jī)的上下沖程的平均功率之比，來(lái)判定抽油機(jī)是否平衡，這種測(cè)量方法是通過(guò)連續(xù)測(cè)量幾個(gè)沖程內(nèi)的功率變化得出結(jié)果，可以降低人為誤差，真實(shí)的反應(yīng)抽油機(jī)的平衡狀態(tài)，功率法是檢測(cè)平衡較合理的方法[5-6]。

2 技術(shù)原理

2.1 平衡計(jì)算的原則

抽油機(jī)的平衡按均方根扭矩最小法則或上下沖程中最大扭矩相等的法則確定，通過(guò)平衡調(diào)整、使平衡扭矩?cái)M合懸點(diǎn)載荷扭矩的鏡像，從而減少減速器扭矩的波動(dòng)，使減速器扭矩最小化，平衡調(diào)整應(yīng)優(yōu)先保證減速器扭矩的峰值不超過(guò)減速器額定扭矩，在此基礎(chǔ)上盡量使減速器扭矩的均方根值最小[7-8]。

2.2 上下沖程平均功率的計(jì)算

假設(shè)一個(gè)周期測(cè)試記錄了N 組數(shù)據(jù)，對(duì)于曲柄平衡方式從曲柄位于“12 點(diǎn)鐘的位置”開(kāi)始，對(duì)于游梁平衡方式從懸點(diǎn)位于下死點(diǎn)開(kāi)始，所有測(cè)試記錄由下死點(diǎn)開(kāi)始至上死點(diǎn)結(jié)束的輸入功率的平均就是抽油機(jī)上沖程平均功率，所有測(cè)試記錄由上死點(diǎn)開(kāi)始至下死點(diǎn)結(jié)束的輸入功率的平均就是抽油機(jī)下沖程平均功率，計(jì)算公式如下：

當(dāng)上下沖程的平均功率有一項(xiàng)為零或負(fù)值時(shí)，功率平衡率為零。

2.3 能耗最低功率平衡率區(qū)間的判別

為降低抽油機(jī)能耗，在功率平衡率不小于50%的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了摸索能耗最低功率平衡率區(qū)間的試驗(yàn)[10]。試驗(yàn)選取最常見(jiàn)的3 種型號(hào)抽油機(jī)共300 口，每口井功率平衡率在50%～100%間均勻分布11 個(gè)測(cè)試點(diǎn)，分別測(cè)試抽油機(jī)有功功率值，3 種型號(hào)抽油機(jī)不同平衡率下有功功率數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。當(dāng)功率平衡率在80%～100%區(qū)間內(nèi)時(shí)，3 種型號(hào)抽油機(jī)的有功功率值不隨平衡率升高而降低，判斷該區(qū)間為耗能最低功率平衡率區(qū)間。

表1 3 種型號(hào)抽油機(jī)不同平衡率下有功功率數(shù)據(jù) kW

綜合以上分析，當(dāng)抽油機(jī)井功率平衡率小于80%時(shí)可判定抽油機(jī)平衡不滿足能耗最低的標(biāo)準(zhǔn)，需對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行平衡調(diào)整。

3 功率法平衡調(diào)整技術(shù)的應(yīng)用及效果

3.1 應(yīng)用情況

為進(jìn)一步驗(yàn)證功率法測(cè)平衡技術(shù)的節(jié)能效果，對(duì)某區(qū)塊開(kāi)展了功率法測(cè)平衡現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)測(cè)試結(jié)果的統(tǒng)計(jì)，有300 口井進(jìn)行平衡調(diào)整，調(diào)整后平均單井日節(jié)電11.5 kWh，平均節(jié)電率4.5%。平均功率平衡測(cè)試調(diào)整效果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 功率平衡測(cè)試調(diào)整效果統(tǒng)計(jì)

3.2 單井分析

3.2.1 調(diào)整前測(cè)試情況

在試驗(yàn)中出現(xiàn)了7 口特殊井，調(diào)整前測(cè)試平均電流平衡率為81.1%。電流法判定7 口井處于電流平衡狀態(tài)。但使用功率法測(cè)試，7 口井的功率平衡率均在20%～60%，處于不平衡狀態(tài)。出現(xiàn)了兩種測(cè)量方法不一致的情況，同時(shí)使用能耗測(cè)試儀測(cè)試7口井有功功率為13.1 kW，日耗電量314.4 kWh。

3.2.2 調(diào)后效果

對(duì)上述7 口井使用功率法平衡調(diào)整，7 口井調(diào)整前后測(cè)試對(duì)比見(jiàn)表3。調(diào)整后7 口井平均功率平衡比83.2%，滿足功率法平衡率測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)對(duì)7 口井進(jìn)行綜合能耗測(cè)試，有功功率為12.2 kW，日耗電量292.8 kWh。對(duì)比調(diào)整前數(shù)據(jù)，有功功率下降了0.9 kW，日節(jié)電量21.6 kWh，節(jié)電率6.7%。

表3 7 口井調(diào)整前后測(cè)試對(duì)比

4 經(jīng)濟(jì)效益

1）直接經(jīng)濟(jì)效益。此次試驗(yàn)使用功率法測(cè)平衡技術(shù)共調(diào)整300 口井，平均有功節(jié)電率4.5%，年節(jié)電約113.3×104kWh，全年節(jié)約支出用電資金約72.3 萬(wàn)元。

2）間接經(jīng)濟(jì)效益。使用功率法平衡調(diào)整技術(shù)后平均單井調(diào)平衡時(shí)間為1 h，使用電流法調(diào)平衡需要的2 h，相比節(jié)約了1 h 工作時(shí)間。

通過(guò)使用功率法平衡調(diào)整技術(shù)，平均單井年耗抽油機(jī)皮帶由調(diào)整之前的每口井8.5 條下降到5.5 條，平均單井年節(jié)約皮帶3 條。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)300 口抽油機(jī)井實(shí)施了功率平衡調(diào)整技術(shù)，改善了抽油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，提高了抽油機(jī)井的安全性，降低了抽油機(jī)井的能耗。抽油機(jī)井平衡比低是影響抽油機(jī)能耗的主要原因之一，通過(guò)將功率平衡調(diào)整技術(shù)與電流平衡調(diào)整技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)功率平衡調(diào)整技術(shù)可以降低人為誤差，能夠真實(shí)的反應(yīng)抽油機(jī)的平衡狀態(tài)。同時(shí)工作中也會(huì)應(yīng)用功率法測(cè)平衡調(diào)整技術(shù)進(jìn)行平衡測(cè)試，較電流平衡調(diào)整技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，可以將抽油機(jī)井的平衡一次調(diào)整到位，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。下一步將在現(xiàn)有工作基礎(chǔ)上繼續(xù)開(kāi)展對(duì)功率法測(cè)平衡調(diào)整技術(shù)的深入研究，將操作流程簡(jiǎn)單化，便于員工操作。