游梁式抽油機功率平衡調平衡法在生產中的應用

曾德崗

摘要：本文探討一種抽油機功率曲線傅里葉分解方法，這種方法在對抽油機的電耗測試以后，只需在在線功率平衡分析系統基礎數據中錄入平衡塊數目、重量及目前的安裝位置三個參數，在線功率平衡分析系統軟件就能計算分析出調整建議，并能對調整后的電能參數、扭矩曲線及節能情況進行預測。通過對調整建議的現場實施驗證取得了良好的節能效果。

關鍵詞：抽油機;功率平衡;在線功率分析;節電

一、引言

目前在游梁抽油機管理中采用平衡標準是“電流平衡”，即抽油機下沖程最大電流與上沖程最大電流之比，認為此值在80%～120%之間時抽油機就是平衡的。其實，電流平衡并不一定能保證抽油機真正平衡，存在虛假平衡問題，可能導致抽油機運行過程中耗電量增多、各部件受力不勻、減速箱磨損加快，使用壽命減少。真正判斷游梁抽油機平衡的標準是“功率平衡”，即抽油機運行過程中下沖程內電機平均功率與上沖程內電機平均功率相等。

二、功率平衡技術原理及評價標準

（一）功率平衡技術原理

抽油機功率平衡度可表示為：

功率平衡技術以抽油機最節能和最安全為標準，對抽油機功率曲線進行傅立葉分解，求出不平衡功率——功率曲線中的一階正弦分量。計算出最佳平衡調整量，使之正好抵消不平衡功率，使均方根功率最小，也就是均方根扭矩最小，抽油機最安全，電機發熱量最小。

（二）抽油機功率法平衡度評價標準

按游梁式抽油機平衡及操作規范Q/SY1233-2009行業標準規定，抽油機功率法平衡度定義為：抽油機在上、下沖程內平均功率之比，以較大值為分母，用小數表示。當上、下沖程的平均功率有一項為負值或零時，功率平衡度按零算;當功率平衡度小于0.5時，可判斷抽油機不平衡，需對抽油機進行平衡調整。功率法調整抽油機平衡，能夠保證電機的輸入功率的均方根值最小，使電機的損耗最小，達到節能效果。但該標準中將抽油機上、下沖程的平均功率為負值時，平衡度按零處理，不能真實反映抽油機平衡狀態。建議該標準中功率平衡度值可以為負值，當平衡度值小≤0時，抽油機處于嚴重不平衡狀態;當平衡度值在0～0.5之間為一般不平衡狀態;當平衡度值大于等于≥0.5時，抽油機為平衡狀態。

三、在線功率平衡分析系統功能實現

在線功率平衡分析系統綜合利用GN500油井遠程系統采集的電功率數據和油田開發綜合業務信息采集平臺3.0數據庫的數據建立開發，該軟件具有圖形導航、系統管理、數據維護、報表管理和平衡分析五個模塊功能。只需要選擇抽油機型號，輸入曲柄平衡塊的重量、數量及位置等參數，系統便能分析匯總出功率平衡度報表。當功率平衡度值≤0.5時需對抽油機進行平衡調整，依據現有的電力曲線、功圖曲線分析提出平衡調整建議及預測調整后的電力曲線及電參數。

四、現場試驗

2018年11月以來運用該系統進行了功率調平衡試驗，本文選取了長堤油田48口抽油機井進行在線功率平衡度調整。以CTH8-gx22井為例進行在線功率平衡分析調整預測（見圖1、圖2和圖3），該井調整前安裝了2個平均重量為14kN的曲柄平衡塊，平均重心在1.46m處，沖程周期為11.01秒，沖次為5.45次/分。根據在線功率平衡分析系統提供的建議將在1.46m處曲柄平衡塊向內移0.96米，移到0.5米處。

2019年6月15日CTH8-GX22井根據在線功率平衡分析系統調整建議進行調整，調整后實際參數與調整前預測參數基本接近，效果良好。CTH8-GX22井日節電54kWh，功率平衡度由-23.41%升至73.93%，電流平衡度由52.14%上升至79.44%。調整后功率因數也有了一定的提高，平均功率因數從0.17提高到0.46。

五、結論

通過功率平衡度探討及在線功率平衡分析系統的建議現場試驗，得出如下結論：

（1）由現場試驗結果可以看出，功率調平衡試驗取得了良好效果。功率調平衡后最高節電率可達25.19% 左右，平均節電率約為10%左右。

（2）功率調平衡后電機及減速箱振動和噪音也有了明顯下降，減少了電機及減速箱的磨損，延長了設備的使用壽命，減少了抽油機的維護費用。

（3）從抽油機功率平衡調整效果分析，抽油機功率平衡度值≥0.5時平衡狀態良好。

（4）在線功率平衡分析系統簡單易操作，調整建議及效果預測準確，節能效果好。

（5）抽油機平衡調整的最終目標是最大限度的節能與安全運行，只要使抽油機電機的均方根功率最小，就可以實現上述兩個目標。

參考文獻：

[1]郭登明，艾薇.谷志峰，等.游梁式抽油機平衡與節能研究的新方法[J]石油機械.1 996（2）：35—38.

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