游梁式抽油機平衡檢測及調整平衡的方法概述

于洋

[摘 要]目前在游梁式抽油機的平衡技術方面，主要有機械平衡和氣動平衡兩種平衡方式。對于游梁式抽油機的上述兩種平衡方式來講，它們都有著相同的基本平衡原理，當抽油機在在下沖程過程中，抽油桿柱在油柱中的重量和抽油機拖動電機的驅動力矩一起作用來舉升平衡系統，并且平衡系統將抽油桿柱釋放出來的能量以及抽油機拖動電機所給出的能量以某種方式存儲起來；當抽油機在上沖程過程中，抽油機的平衡系統將存儲的能量釋放出來，幫助抽油機的拖動電機做功，來舉升抽油桿柱和油柱。由游梁式抽油機的基本平衡原理可見，只要抽油機的平衡系統設計合理，就有可能使抽油機拖動電機在上下沖程過程中都對外做功，避免出現抽油機在負扭矩的情況下工作的現象[1]。本文介紹幾種抽油機調整平衡的方法及其優缺點。

中圖分類號：TE933.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）30-0007-01

1.電流曲線法

電流曲線法判別平衡狀態就是用電流記錄儀記錄下抽油機電機的電流變化曲線，根據此電流曲線來判斷和調整抽油機的平衡，實際的油田生產中主要的測試抽油機平衡狀態的方法是直接采用鉗形電流表測出抽油機上下沖程中的最大電流進行比值，將該比值作為平衡率，即：

當抽油機上下沖程的電流峰值比，即平衡率大于80%[2]時，則認為抽油機處于平衡狀態，否則認為不平衡。

電流法調平衡簡便、易用，但是用電流法判斷抽油機平衡狀態是否良好有很大的局限性：

（1）抽油機電機空載時的電流就達到額定電流的30-40%，當負載開始增加時，電流變化并不大，而是功率因數在變化，所以對于大馬拉小車的抽油機（油田抽油機上這種情況很普遍）或者抽油機電機負載低的時候，當抽油機不平衡時從電流上也看不出來，這種情況電流對抽油機的平衡狀況不敏感；

（2）電流法測的電流分不出正負，抽油機電機在發電狀態和電動狀態都會產生電流，一些嚴重不平衡的井在發電狀態時產生一個很大的電流峰值，但從電流上看還相當平衡，產生虛假平衡的現象；

（3）電流法調平衡很難準確讀數，誤差較大，而且該方法不能直接給出抽油機平衡塊調整位置，需要反復測量、調整。

電流法給出的平衡調整量依據是得到抽油機拖動電機在上下沖程的電流峰值的差值，根據經驗公式和估計給出平衡塊調整量，進行平衡調整。

2.功率曲線法

功率曲線法[3-4]就是將抽油機拖動電機的有功功率曲線用功率儀記錄下來，由功率曲線來分析抽油機的平衡狀況好壞的方法。當抽油機上下沖程的功率峰值比，即功率平衡率大于70%時，則認為抽油機處于平衡狀態，否則認為不平衡。

3.扭矩曲線法

扭矩曲線法[5]是依據實際測得的光桿示功圖以及扭矩因數表繪制出抽油機減速箱輸出軸扭矩曲線，由繪制出的該曲線找出抽油機在上下沖程中的減速箱輸出軸扭矩的峰值，當抽油機上下沖程的峰值扭矩之比大于70%時，則認為抽油機處于平衡狀態，否則認為不平衡。

4.電能法

在實際的分析調整抽油機的平衡時可以通過測試抽油機拖動電機在上、下沖程過程中的輸出動能是否相等來判斷抽油機的平衡狀況，由于抽油機拖動電機的輸出動能與輸入電能之間成正比關系，以此可以通過測試抽油機拖動電機在上、下沖程過程中的輸入電能是否相等來判斷抽油機的平衡狀況的好壞。

由抽油機拖動電機在上、下沖程過程中的輸入電能相等有：

上式可以看出抽油機拖動電機在上下沖程中的輸入電能相等即拖動電機的功率曲線在上沖程過程中所包圍的面積與下沖程過程中所包圍的面積相等，也就是抽油機拖動電機在上下沖程過程中所耗的電能相等[6-8]。

5.結論

（1）電流法無論從理論定義上還是實際操作中都存在著明顯的弊端，誤差較大、不可靠，而且可能導致虛假平衡現象，即電流法判斷抽油機處于平衡狀態，需要反復的測量調整，不適于油田現場的推廣應用。

（2）采用功率曲線法來判斷抽油機的平衡狀況的好壞，比電流曲線法更符合實際的油田情況，而且功率曲線法判斷抽油機的平衡可以消除電流曲線法存在的假象平衡的現象，當抽油機工作狀況不平衡時，功率曲線法比較簡單、方便，而且平衡調整基本準確，比較適合于在實際油田生產現場的推廣應用。

（3）扭矩曲線法根據抽油機減速箱輸出軸扭矩來判斷抽油機的平衡準確性比較高，符合實際油田生產的井況要求，但是計算麻煩，工作量很大而且要根據實測的示功圖間接得到，現場應用不方便。

（4）電能法為功率曲線法的擴展，它為抽油機的平衡分析和調整提供了較為準確的判斷依據，但是電能法不能檢測和處理抽油機拖動電機的有功功率和無功功率，測試數據存在偏差。