抽油機功率法平衡技術的應用

劉洪宇

（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

1 抽油機平衡測試現狀

目前檢查抽油機平衡的方法是電流法[1-2]，即通過測量抽油機的上下電流峰值來計算平衡率，但這種方法采用鉗形電流表錄取的是瞬時峰值電流，存在一定的人為誤差并且錄取電流分不出正負電流，發電與用電都產生電流，一些嚴重不平衡的井在出現倒發電現象時會產生一個很大的電流，使用電流法檢測平衡會出現錯誤的結果，電流法測平衡存在著局限性[3-4]。

因此需要一種更為合理的檢測方法來確定抽油機的平衡狀態。根據Q/SY1233—2009《抽油機平衡及操作規范》，抽油機的平衡狀況可以由功率平衡率判別，功率法測平衡通過測量抽油機的上下沖程的平均功率之比，來判定抽油機是否平衡，這種測量方法是通過連續測量幾個沖程內的功率變化得出結果，可以降低人為誤差，真實的反應抽油機的平衡狀態，功率法是檢測平衡較合理的方法[5-6]。

2 技術原理

2.1 平衡計算的原則

抽油機的平衡按均方根扭矩最小法則或上下沖程中最大扭矩相等的法則確定，通過平衡調整、使平衡扭矩擬合懸點載荷扭矩的鏡像，從而減少減速器扭矩的波動，使減速器扭矩最小化，平衡調整應優先保證減速器扭矩的峰值不超過減速器額定扭矩，在此基礎上盡量使減速器扭矩的均方根值最小[7-8]。

2.2 上下沖程平均功率的計算

假設一個周期測試記錄了N 組數據，對于曲柄平衡方式從曲柄位于“12 點鐘的位置”開始，對于游梁平衡方式從懸點位于下死點開始，所有測試記錄由下死點開始至上死點結束的輸入功率的平均就是抽油機上沖程平均功率，所有測試記錄由上死點開始至下死點結束的輸入功率的平均就是抽油機下沖程平均功率，計算公式如下：

當上下沖程的平均功率有一項為零或負值時，功率平衡率為零。

2.3 能耗最低功率平衡率區間的判別

為降低抽油機能耗，在功率平衡率不小于50%的基礎上，開展了摸索能耗最低功率平衡率區間的試驗[10]。試驗選取最常見的3 種型號抽油機共300 口，每口井功率平衡率在50%～100%間均勻分布11 個測試點，分別測試抽油機有功功率值，3 種型號抽油機不同平衡率下有功功率數據見表1。當功率平衡率在80%～100%區間內時，3 種型號抽油機的有功功率值不隨平衡率升高而降低，判斷該區間為耗能最低功率平衡率區間。

表1 3 種型號抽油機不同平衡率下有功功率數據 kW

綜合以上分析，當抽油機井功率平衡率小于80%時可判定抽油機平衡不滿足能耗最低的標準，需對抽油機進行平衡調整。

3 功率法平衡調整技術的應用及效果

3.1 應用情況

為進一步驗證功率法測平衡技術的節能效果，對某區塊開展了功率法測平衡現場試驗，通過對測試結果的統計，有300 口井進行平衡調整，調整后平均單井日節電11.5 kWh，平均節電率4.5%。平均功率平衡測試調整效果統計見表2。

表2 功率平衡測試調整效果統計

3.2 單井分析

3.2.1 調整前測試情況

在試驗中出現了7 口特殊井，調整前測試平均電流平衡率為81.1%。電流法判定7 口井處于電流平衡狀態。但使用功率法測試，7 口井的功率平衡率均在20%～60%，處于不平衡狀態。出現了兩種測量方法不一致的情況，同時使用能耗測試儀測試7口井有功功率為13.1 kW，日耗電量314.4 kWh。

3.2.2 調后效果

對上述7 口井使用功率法平衡調整，7 口井調整前后測試對比見表3。調整后7 口井平均功率平衡比83.2%，滿足功率法平衡率測試標準。同時對7 口井進行綜合能耗測試，有功功率為12.2 kW，日耗電量292.8 kWh。對比調整前數據，有功功率下降了0.9 kW，日節電量21.6 kWh，節電率6.7%。

表3 7 口井調整前后測試對比

4 經濟效益

1）直接經濟效益。此次試驗使用功率法測平衡技術共調整300 口井，平均有功節電率4.5%，年節電約113.3×104kWh，全年節約支出用電資金約72.3 萬元。

2）間接經濟效益。使用功率法平衡調整技術后平均單井調平衡時間為1 h，使用電流法調平衡需要的2 h，相比節約了1 h 工作時間。

通過使用功率法平衡調整技術，平均單井年耗抽油機皮帶由調整之前的每口井8.5 條下降到5.5 條，平均單井年節約皮帶3 條。

5 結論

通過對300 口抽油機井實施了功率平衡調整技術，改善了抽油機的運行狀態，提高了抽油機井的安全性，降低了抽油機井的能耗。抽油機井平衡比低是影響抽油機能耗的主要原因之一，通過將功率平衡調整技術與電流平衡調整技術進行對比，發現功率平衡調整技術可以降低人為誤差，能夠真實的反應抽油機的平衡狀態。同時工作中也會應用功率法測平衡調整技術進行平衡測試，較電流平衡調整技術的優勢在于，可以將抽油機井的平衡一次調整到位，減輕工人的勞動強度。下一步將在現有工作基礎上繼續開展對功率法測平衡調整技術的深入研究，將操作流程簡單化，便于員工操作。