抽油机平衡率影响因素与优化调整对策
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作者: 巩曰强 刘先民 徐保国
摘 要 油田生产的举升方式包括抽油机、螺杆泵、电泵等，其中游梁式抽油机是油田生产的主要设备，也是主要的电能消耗源之一，同时其利用效率很低，一般在20%～30%之间，甚至更低。在游梁式抽油机的工作过程中，它的平衡直接影响到其效能。井下载荷随着生产的进行会不断发生变化，如杆管之间摩擦的改变，含水量改变，沉没度的升降等从而不断打破游梁式抽油机原有的平衡，找出日常生产管理中影响抽油机井平衡率的因素，总结提高平衡率的有效方法。
关键词 抽油机 平衡原理 平衡率 优化对策
中图分类号：O361 文献标识码：A
0前言
油田经过多年高速开发，目前已进入开发中后期，含水急剧上升，注水水质差，生产油井井况差，地层水矿化度高，腐蚀、偏磨、地面管线结垢等一系列问题，导致近年来油井杆断脱、管泵漏失率增高，检泵维护频繁，开井时率降低，作业占产大等一系列问题，油井管理面临许多困难。而平衡率是衡量单井管理的重要指标，本文重点对如何提高油井平衡率展开论述。
1 抽油机井平衡率
抽油机井平衡率是日常生产管理中的一项重要指标，抽油机在工作过程中悬点承受的是不对称的脉动载荷，上冲程载荷很大，下冲程载荷较小，这样就会造成上冲程电动机做功很大，下冲程电机做负功，即悬点拉着电机旋转口因此也就会造成抽油机不平衡。由于不平衡会对抽油机造成一系列的危害：一是上冲程过程中电机承受着极大的载荷，下冲程抽油机反而带者电动机运转做功，从而造成电能的浪费，降低电机的效率和使用寿命。二是由于承受的载荷极不均匀，会使抽油机发生激烈振动，从而影响设备的使用寿命。三是会破坏曲柄旋转速度的均匀性，使驴头上F摆动不均匀，影响抽油杆和泵的正常工作，进而影响油井的产量及检泵率，抽油机在正常运转时必须采用调平衡的方式保证单井平衡率在85%以上。
2 抽油机平衡的原理与条件
2.1不平衡原因
上冲程中悬点载荷不同，造成电动机在上、下仲程中所做的功不相等。
2.2不平衡造成的后果
（1）上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽油机带着电动机运转。造成功率的浪费，降低电动机的效率和寿命。（2）由干负荷极不均匀，会使抽油机发生激烈振动，而影响抽油装置的寿命。（3）破坏曲柄旋转速度的均匀性，影响抽油杆和泵正常工作。
2.3平衡原则及平衡条件
抽油机达到平衡的原则是：（1）电动机在上下冲程中做功相等；（2）上下冲程中电机的电流峰值相等；（3）上下冲程中的曲柄轴峰值扭矩相等。
2.4抽油平衡原理
在抽油机游梁后端加一重物，在下冲程中电机和下冲程的悬点载荷一起对重物做功，把重物升高储存位能，则得到电机在下冲程中做的功；在上冲程中平衡系统释放出能量，帮助电机对悬点做功，则得电机在上冲程中做的功。
可得到平衡系统在下冲程中应储存的能量为：
上式说明抽油机的平衡条件为：为了使抽油机平衡，在下冲程中需要储存的能t或上冲程中需要释放的能量应该是悬点载荷在上下冲程中所做功之和的一半。
2.5平衡系统要求
当只考虑睁载荷做功时，悬点在上冲程中做的功，则由上式得理论上需要的平衡功为：
3影响因素分析
（1）由于地质结构等因素。导致液面原油的粘度，含水量、压力等经常发生变化，或设计排量大于油层供液能力时。又会产生新的不平衡量，而曲柄平衡方式是静态固定量调整，不能动态跟踪调整，即使机械平衡调整达到平衡，运行时液面压力等产生的新的不平衡量，使抽油机的系统效率过低。（2）对抽油机而言平衡是相对的，不平衡是绝对的，旋转偏心曲柄平衡块的圆周运动，造成配重重力的改变，而光杆及液柱的重力是不变的口为了克服曲柄平衡块的大起动惯最以及配重重力减小时的不平衡量，必须增加机械功率来补充配重全的不足。因此必须配用大容最电动机，导致电动机大马拉小车，使电动机长期工作在轻载或空状态，导致电机的功率因数和效率过低，能量浪费严重。（3）由于原油含蜡量高，清防蜡方式是井口加防蜡剂和化清车组化清。受自然条件的影响加药、化清周期不能完全执行到位因此油井易结蜡，就破坏了抽油机原有的平衡。（4）油井出砂增加活塞与泵筒之间的摩擦力即增加了抽油机的运行载荷，严重的甚至泵卡死。
4采取的对策
（1）加强热洗管理，制定合理的周期，减少因结蜡引起不平衡井数；（2）认真分析每口并平衡变化的原因，调整平衡时应针对不同的原因采取不同的措施；（3）应用井口加药提高防蜡效果；（4）加强管理及时调整不平衡井最终达到提高平衡率指标。2012年集中调整不平衡抽油机，平衡井率上升12.7%，平均单井日节电17kW・h。例如，某油井其它条件不变，平衡指数提高25.5%，系统效率提高13.9%。测试前后资料对比可以看出，在相同举升高度和产液量的情况下，通过平衡调整，电机电流、有效功率都有下降，地面效率及系统效率都有提高。
5 结束语
由于井下负荷及抽油机工作状态的不断变化，平衡度也处于一个动态变化过程中。经多次实践和研究表明，只有把抽油机平衡率控制在85-100%范围内，电能损耗才最低。所以，抽油机平衡率具有很大的优化潜力和节能空间。现场，我们应用电流表测算最大上行电流与最大下行电流之间的比值，从而判断出抽油机乎衡率，及时加以调整，达到最终的节能目的。
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