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抽油机平衡测试方法的研究

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  摘要:以抽油机平衡的定义为基础,提出了用测量抽油机上下冲程所耗电能的比值作为平衡率的新方法。该方法综合考虑了抽油机平衡的各个要素,能够真实地反映抽油机的平衡状况,完全克服了原电流法存在的虚假平衡问题,现场实验表明,该技术的测试法和判定标准准确可靠,是抽油机平衡测试的理想方法。
  关键词:抽油机平衡驴头式抽油机上下冲程电流峰值虚假平衡
  
  目前油田所广泛使用的电流法抽油机平衡测试方法理论和实际操作上有着很大的缺陷,准确度较差,存在虚假平衡问题。游梁式抽油机是原油生产的主要设备,占抽油机总量的90%以上,其设备成本和耗电量占油田生产成本的比重非常大。游梁式抽油机工作于平衡状态,既可延长抽油机的使用寿命,又可节约大量电能。抽油机的平衡运行状态指电动机在上下冲程中都做正功且相等。
  一、平衡测试方法现状
  国内目前抽油机平衡测试的主要方法是采用模拟式钳型电流表,测量电动机上下冲程中的电流峰值,用两者中的小者比大者,其比值作为平衡率,即:
  平衡率= I小/I大
  式中:当比值 ≥85 %即认为达到了平衡状态。这种方法被称为电流法。这种方法与平衡的定义差距较大。
  (1)没有考虑到电流在整个上下冲程的变化情况,更没有考虑功率因素在上下冲程中的变化情况,只能是一种粗略的估计,误差较大。
  (2)在实际操作上,由于在上下冲程中电流峰值所占的时间宽度窄,电流表指针不断摆动等因素的影响,测试人员仅靠眼的目测很难读取准确的数值。
  (3)某些严重不平衡的井,其下冲程、或上冲程的电流在相位上已反相变成做负功的电流,而钳型电流表无法区分电流的相位,仍把其当成做正功的电流处理,这显然得不出正确结果。
  由于上述原因,电流法从理论和实际操作上都存在着很大的缺陷,准确性较差,存在虚假平衡问题( 即用钳型电流表测试认为抽油机处于平衡状态 )实际上抽油机运行在不平衡状态。以电流法作为平衡判定标准来调整的抽油机平衡经常会出现调整后抽油机的日耗电量比调整前不但没有减少,反而有所升高的现象,也就是说其离真正的平衡标准更远,这更有力地说明了电流法的平衡测试方法存在明显的弊端。平衡测试方法研究抽油机的平衡运行状态就是指电动机在上下冲程中都做正功且相等。这就是说:抽油机是否平衡,可以通过电动机在上下冲程中的输出电能是否相等来加以判断,而电动机的输出电能与输入电能成正比,因此,又可以通过测试电动机在上、下冲程的输入电能是否相等来加以判断,而输入功率及电机消耗电能的公式如下:
  E=pd (t);P=UIcosΦ
  式中,P为功率;I为电流有效值;U为电压有效值,cosφ为功率因数,E为电能。当抽油机上、下冲程载荷平衡时应满足:
  UI上cosΦdt
  =UI下cosΦdt
  式中:I为上冲程电流;I为下冲程电流。
  公式的意义实际上是指电机在上冲程的功率曲线所包围的面积与电机在下冲程的功率曲线所包围的面积相等,也就是说上冲程所耗电能与下冲程所耗电能相等。
  二、抽油机平衡测试的新方法
  即分别测量运行中的电动机在驴头的上下冲程中所耗电能,用两值中的小者与大者相比,其比值即为平衡率,即:
  平衡率=电能小/电能大
  三、结束语
  新方法所采用的公式是根据严格的理论定义推导出来的,它综合考虑了反映抽油机平衡的各个要素,因此这种方法能够真实地反映抽油机的平衡状况。◆
  
  参考文献:
  [1] 沈琛.采油与注水[M].北京:石油大学出版社,2000.
  [2] 靳龙章.电网无功补偿实用技术[M],北京:中国水利水电出版社,1997.

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