抽油機在線調平衡裝置現場應用分析

馮國民（大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司）

抽油機在線調平衡裝置現場應用分析

馮國民（大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司）

游梁式抽油機平衡對設備壽命和耗能均有影響，有許多節能措施可以解決平衡問題，最常見為抽油機加裝平衡裝置，但使用過程中及時需要現場人工調平衡，費時費力，如不及時調整，會影響效率，甚至加劇抽油機震動，存在安全隱患。通過運用基于電流參數抽油機在線調平衡技術，在抽油機上安裝固定曲柄平衡塊、可調游梁平衡塊，即時達到最佳平衡狀態的裝置，可以有效解決上述問題。對現場安裝應用8臺在線調平衡裝置進行前、后期對比測試，應用后節能效果顯著，平均有功節電率4.61%、無功節電率5.36%、綜合節電率4.65%，一年按300個工作日計算，平均單井年耗電減少9042 kWh，節能效果明顯。

抽油機；電流法；在線調平衡；節能

DOI：10.3969/j.issn.2095-1493.2017.07.012

目前陸地油田抽油機以游梁式抽油機居多，具有結構簡單、質量好等優點，但也存在能耗大等缺點，其中平衡問題對能耗的影響較大，油田有許多措施可以解決這個問題[1]。傳統的游梁式抽油機有曲柄平衡、游梁平衡、復合平衡三種平衡方式，存在著需要人工調節、費時費力、不能即時調節、操作繁瑣、平衡不理想等諸多問題。為此，對游梁式抽油機平衡調節方式進行了改進，如飛輪動能平衡方式、隨動平衡方式、改進離合器方式等，雖然這幾種平衡方式理論上可行，但是現場情況復雜，實際運行效果并不理想，平衡效果差。為此，游梁式抽油機可以應用基于電流參數抽油機在線調平衡技術，具有即時調節平衡、節能、減少工人勞動強度等優點[2-3]。

1 工作原理

抽油機在線調平衡裝置采用2個平衡塊，分別是曲柄平衡塊和可調游梁平衡塊兩部分，曲柄平衡塊安裝后不可調，而游梁平衡塊位置通過伺服電動機調整可即時調整變化。通過2個平衡塊分別放置，減小可調游梁平衡塊重量，減少伺服電動機調節游梁平衡塊做功。當抽油機下沖程運行時，負載減小，曲柄平衡塊、可調游梁平衡塊處于上升狀態，可將能量轉化成重力勢能存儲起來。當抽油機上沖程時，負載增加，曲柄平衡塊、可調游梁平衡塊處于下降狀態，將之前存儲的重力勢能釋放出來，輔助抽油機上拉抽油桿。當抽油機工況運行出現欠平衡時，即平衡塊側載荷低于懸點載荷時，伺服電動機開始工作，使游梁平衡塊移動，延長平衡塊有效力臂，抵消懸點處載荷，從而改善了欠平衡問題，反之則反向移動游梁平衡塊，減少平衡塊有效力臂（圖1）。

圖1 電流參數抽油機在線調平衡現場實物圖

抽油機平衡判斷方法很多，如均方根扭矩法、功率法、電流法等[4-5]。但扭矩法現場實用性較差，功率法較復雜，而電流法具有結構簡單、理論嚴謹等特點，所以電流法最適合判斷平衡[6]。因此，整個控制系統中，通過電流法判斷平衡，將信號輸出到伺服電動機，進行調整，見圖2。

表1 抽油機在線調平衡效果測試

圖2 控制流程圖

2 現場測試

為了檢驗實際現場效果，對某油田8口抽油機井安裝應用了在線調平衡裝置，對使用在線調平衡裝置進行前、后對比測試，2次測試符合相關標準、規范要求。測試結果見表1。

由測試數據可以看出，安裝前8口抽油機平均平衡度為69.26%，安裝后抽油機平均平衡度為90.08%。平均單井日耗電減少30.14 kWh，平均有功節電率為4.61%、無功節電率為5.36%、綜合節電率為4.65%，一年按300個工作日計算，平均單井年耗電減少9042 kWh，節能效果明顯。

雖然自動調平衡增加了地面舉升系統自重，伺服電動機也需要消耗電量，但通過現場測試數據可以看出仍然有很好的節能效果。

3 結論

1）調平衡時不需要停機，避免了因停機作業減少產量。

2）可以即時自動調節，不需要操作人員現場操作，降低了工人勞動強度。

3）不需要每次操作都攀爬抽油機，提高了操作安全性。

4）安裝裝置后平均單井日耗電減少30.14 kWh，一年按300個工作日計算，平均單井年耗電減少9042 kWh，節能效果明顯。

[1]趙亞杰，黃華，王衛剛，等.抽油機游梁平衡自動調節機構設計[J].石油礦場機械，2013，43（11）：38-41．

[2]王飛虎.抽油機自動平衡裝置的應用與認識[J].石油石化節能，2014，4（3）：38-39.

[3]王翠.抽油機合理平衡率的再認識[J].油氣田地面工程，2010，29(7)：30-31．

[4]易文君，周思柱，李寧，等.新型游梁動平衡智能調節裝置方案研究[J].機械工程師，2014（8）：1-3．

[5]鄧思哲，張頂學.游梁式抽油機自動調平衡裝置的設計及應用[J].石油天然氣學報，2014，36（11）：231-233．

[6]王偉，檀朝東，王辛涵，等.抽油機井平衡設計及調整技術綜述[J].中國石油和化工，2011（2）：59-61．

2017-01-25

（編輯 杜麗華）

馮國民，技師，2013年畢業于大慶職業學院（油氣開采技術專業），從事油水井測試工作，E-mail：yup0459@cnpc.com. cn，地址：大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司第一大隊，163000。