功率平衡法與電流平衡法在抽油機井平衡計算中的對比分析

張朝暉（大慶油田有限責任公司第二采油廠）

目前常用的機采舉升方式有三種，其中抽油機作為主要的舉升方式之一，其應用數量占油田舉升設備總數的90%以上[1]。抽油機的平衡狀況直接影響抽油機連桿機構、減速箱和電動機的效率與壽命。在此通過改善抽油機的平衡狀況來達到延長減速箱和電動機的使用壽命，提升其工作效率。由此引入的“上、下沖程電動機做功相等”平衡判斷準則，給出了應用“功率平衡”測試結果來計算平衡半徑調整的方法，并將其與“電流平衡”計算方法進行了比對，從而體現出“功率平衡”測試方法的優勢。

1 兩種平衡計算方法統計分析

依據不同的平衡判定準則可以導出不同的平衡計算方法。從簡單方便的角度出發，多采用“使上、下沖程中減速器曲柄軸扭矩相等”準則中的“電流平衡”計算方法；在此依據“上、下沖程電動機做功相等”的平衡判斷準則給出了“功率平衡”測試方法。

1.1 電流平衡法

測量電動機上、下沖程中的電流峰值，下電流與上電流的比值作為平衡率，可由公式（1）表示：

式中：

ηI——單井平衡率，%；

Idmax——抽油機下沖程最大電流，A ；

Iumax——抽油機上沖程最大電流，A 。

當比值在85%~100%之間即認為達到了平衡狀態。

1.2 功率平衡法

功率法是用功率記錄儀把電動機的功率變化曲線記錄下來，以判斷抽油機的平衡狀況和調整平衡半徑的方法[2]。利用單項功率表，依據“上、下沖程電動機做功相等”的平衡判斷準則，通過測試其功率曲線，依據上、下沖程電動機平均功率的變化情況，給出平衡塊的調整方法。

式中：

ηT——抽油機的機械傳動效率；

Ns——光桿沖速，min-1；

Gq——單塊曲柄平衡塊的重力，kN；

k——安裝的曲柄平衡塊的數目。

2 兩種平衡調整方法對比分析

為了檢驗電動機功率法判斷和調整抽油機平衡半徑的可靠性與實用性，進行了電流曲線法和電動機功率法的實測分析。兩種方法分別測試調整了50口井。表1為其中兩口井的測試數據。

表1 電流法與功率法測試結果統計

2.1 兩種調整方法對比

通過2口井的測試數據表明電流平衡法是平衡的。為了更合理些，仍然做了調整。功率平衡法顯示的平衡比是不平衡的，將現場數據輸入功率法計算公式后，按照給出的建議，一次調整成功。兩種平衡調整方法對比見表2。

表2 兩種平衡調整方法對比

2.2 兩種方法調整后綜合對比

兩種平衡調整方法調整后都使抽油機處于平衡狀態，但是電流法工作量大，日耗電有所增加，而功率平衡法一次成功，日耗電量降低。電力及能耗測試結果表明，功率曲線和電流曲線較之前平緩了許多，但從調整次數、精確程度及能耗角度來講，功率平衡法調整比電流法具有很大的優勢。兩種平衡法調整后綜合統計見表3，兩種平衡調整方法優缺點對比見表4。

表3 兩種平衡法調整后綜合統計

3 兩種平衡調整方法經濟效益對比

按照每個小隊（60個小隊）配備一個測試儀，電價按0.6381元/kW h計算，功率法較電流法多創經濟效益112.56萬元（表5）。

表5 兩種平衡調整方法經濟效益對比

4 結論

1）在實際生產過程中，針對抽油機平衡測試存在的問題，建議使用平衡功率測試儀來解決測試工作中存在的問題，這不僅減輕了采油工測試調整工作量，還提高了平衡調整的精度。

2）功率平衡法判斷抽油機的平衡比電流平衡法更具有優勢，能消除電流平衡法在一些情況下的假平衡現象。

[1]王洪勛,張琪.采油工藝原理[M].北京:石油工業出版社,1989:56-61.

[2]張明亮,雷長森,田小蘭,等.抽油機曲柄平衡的調整計算及效果預測[J].石油機械,2001,5(2):3-5.