提高游梁式抽油機平衡率的對策探討

王繼國

【摘 要】游梁式抽油機的平衡是抽油機設計和生產管理中的關鍵問題。現場使用的抽油機平衡率低，嚴重的不平衡造成電力的浪費，造成多數電動機電流變化不均勻，使電動機內耗大大增加，影響整個抽汲系統的效率，也直接影響抽油機的節能、使用壽命及運轉安全性。本文重點介紹了抽油機平衡原理和平衡的標準，分析了目前影響抽油機平衡率存在的問題，闡述了提高抽油機平衡率的對策。

【關鍵詞】抽油機；平衡標準；平衡率；對策探討

一、游梁式抽油機平衡原理

游梁式抽油機運轉不平衡，原因是上、下沖程中懸點載荷的變化，造成電動機在上、下沖程中所作的功不相等。工作時，理論平衡狀態的抽油機是沒有的。因為生產過程中油層情況、油并情況及油井工作制度的改變都會破壞抽油機原來的平衡。因而在油井生產過程中要定期檢查和及時調整抽油機的平衡，通常采油的檢查方法有兩種：一是測量驢頭上，下沖程的時間，二是測量上、下沖程中的電流。抽油機在平衡條件下工作時，上、下沖程的電流峰值應該相近。即：I上/I下=100%。如果上沖程的電流峰值大于下沖程的電流峰值，說明平衡不夠，則應增加平衡塊重量或增大平衡半徑R（平衡塊遠離曲柄軸中心）；反之，則應減小平衡塊重量或平衡半徑R（平衡塊靠近曲柄軸中心）。

二、游梁式抽油機平衡的標準

游梁式抽油機井平衡率是日常生產管理中的一項重要指標，抽油機在工作過程中懸點承受的是不對稱的脈動載荷，上沖程載荷很大，下沖程載荷較小，這樣就會造成上沖程電動機做功很大，下沖程電機做負功，即懸點拉著電機旋轉。因此也就會造成抽油機不平衡。

在游梁式抽油機的工作過程中，它的平衡直接影響到其效能.井下載荷隨著生產的進行會不斷發生變化，如桿管之間摩擦的改變，含水量改變，沉沒度的升降等從而不斷打破游梁式抽油機原有的平衡，為此找出日常生產管理中影響抽油機井平衡率的各種因素，總結提高平衡率的有效方法。

按點目前的研究，評定抽油機是否平衡，一般遵守如下標準：即：準則I：上沖程內電機作功與下沖程內電機做功相等；準則2：上沖程內曲柄軸凈扭矩最大值與下沖程內凈扭矩最大值相等；準則3：曲柄軸凈扭矩在一轉中的均方根值最小。當采用不同準則進行抽油機平衡時，計算的抽油機的能耗結果存在一定程度上的差別。由于準側l和準側3在油田現場難以進行評定，因此，準則2就成為普遍被油田采用的平衡判定標準。有理論工作者分析也表明，按照現場通用的準則2，也可以取得較好的節能效果。

三、目前影響游梁式抽油機平衡率存在的問題

目前絕大部分游梁式抽油機的配重嚴重不平衡，且抽油機的起動扭矩很大，慣性也很大，從而造成較大的沖擊電流，沖擊電流不僅浪費掉大量的電能，而且嚴重威脅到設備的安全。主要為以下問題：

（1）部分游梁式抽油機平衡輕，且四個平衡塊已經調到外頭，無法達到平衡率100%。

（2）部分游梁式抽油機平衡重，且四個平衡塊已經調到里頭，無法達到平衡率100%。

（3）平衡塊不能靈活滑動，自行調整。

（4）現在取電流的方式還是依靠站上職工用鉗形電流表取上下沖程中電流峰值，由于電流表自身的影響和人工目測很難讀準的數值從而產生不平衡的井報為平衡的問題和平衡率失真的問題。

四、提高游梁式抽油機平衡率的措施

4.1 改變曲柄平衡結構

該類平衡技術是靠改變曲柄上平衡的結構或增加曲輛上的平衡裝置了實現二次平衡，達到減少減速箱上扭矩目的的。該類平衡技術主要有如下方式。

4.1.1 副平衡塊平衡法

該方法是在曲柄平衡塊的直線端面上加裝一副平衡塊，通過改變副平衡塊的位置，達到二次平衡的效果。該平衡方法結構簡單，可以改變平衡系統的偏置角，部分的陣低曲柄上的扭矩，減少負扭矩，但由于副平衡塊的重量有限，調節的效果有限。同時，由于在曲柄平衡塊上增加了調節裝置，結構較為復雜，降低了系統的可靠性。同時，不能降低曲柄銷上的受力。

4.1.2 改變曲柄平衡結構

改變抽油機的平衡結構，如將曲柄重塊平衡，改為游梁重塊平衡。將曲柄重塊平衡，改為游架氣動平衡等等。游梁式抽油機的游梁平衡技術，是原來小型抽油機普遍采用的平衡技術，平衡重靠近懸點，連桿受力減小，曲柄銷受力變優有利于提高整機的可靠性。在大型抽油機上采用由于所加平衡的平衡重增加，平衡調節困難，游粱尾部的重量過大，使整機的重心提高，穩定性和可觀賞性下降等因素，逐漸被放棄使用。

目前，在大型抽油機中，一般只在游梁的尾部藏裝一固定的平衡重塊，克服驢頭的結構不平衡重，滿足抽油機調參等作業的需求。氣平衡技術是一種較為成熟的游梁平衡技術，但使用過程中當時實驗條件、設計水平、制造水平、密封件質量等因素的限制，密封、失載、驢頭讓位等問題沒能很好的解決即在油田大面積的應用，接連發生掀次因驢頭失續而造成的大事故。同時，密封問題、油田環境因素的影響等問題，使得氣平衡裝置性能保證足夠的壓力，使得平衡效果變差，在大型抽油機中，氣平衡抽油機應該是一種較為理想的機型。

4.2 改變游梁結構

4.2.1 在游梁上安裝可移動的平衡系統

采用安裝在游梁上的可活動的平衡系統，該平衡方式采用了靠近懸點的平衡結構，減少了連桿的受力，改善的曲柄銷的工作狀況，增加了曲柄銷的可靠性，有利于提高整機的壽命和可靠性。但是，由于增長了運動鏈，同時也是機構的可靠性有所下降。另外，如果只采用游梁平衡的方案，連桿將承受交變載荷，所需平衡重量將大幅度的增加，不利用整機優化。

4.2.2 在游粱上增加固定半可調平衡系統

按照抽油機多變量優化設計的模型，抽油機的平衡系統包括曲柄平衡系統和游粱平衡系統兩部分，游梁平衡部分，通常稱為二次平衡部分。該技術是在游梁尾部的合適位置，裝配是個可調重量重塊，游梁復合平衡的目的。由于沒有增加任何活動構件，故該種平衡的抽油機和常規抽油機有著相同的可靠性和運動特性。由于平衡靠近井口，且部分按照示功圖的要求設計，可以較好的提高平衡效果，改善邊桿和曲柄平衡重和游梁平衡重，達到即改善抽油機的平衡效果，降低曲柄銷上承受的載荷，提高整機的節能性的可靠性，又不過大增加重量，提高整機重心的目的，實現綜合意義上的優化，即所謂設計采用復合平衡技術的抽油機。

對于現場使用的抽油機，特別是在較深井上工作的大負荷的抽油機，只靠原抽油機所配的曲柄平衡重量，難以使抽油機實現良好的平衡，可以通過優化，選揮合理的游粱平衡重量和方位，在游梁上安裝適當的平衡重量，達到即改變平衡不足，又改變曲柄銷的工作狀況，降低減速箱上的峰值扭矩，節能陣耗，提高整機效益和抽油機井系統效益的目的。

五、幾點結論

（1）對抽油機進行調平衡工作可使抽油機井運行平穩，降低運行電流，延長機組的使用壽命，在舉升高度及產液量不變的情況下，提高平衡率可使系統效率隨之提高，從而降低抽油機井電能梢耗，是一種節能降耗措施。

（2）抽油機采用平衡技術后，陣低的減速箱上的峰值扭矩，對在用抽油機可以改善減速器的受力狀況，提高了減速器的可靠性。

（3）抽油機游梁復合平衡改造在游粱后部焊接平衡重，改造費用低，節能效果好。

【參考文獻】

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