游梁式抽油机井不平衡治理技术探讨

游梁式抽油机井不平衡治理技术探讨

郭云云 路广文 王小玲

长庆油田第一采油厂，陕西 延安 717408

摘要：在油田生产过程中,电能是最基本的动能来源。随着我国社会的快速发展,能源需求量也在迅速增加,油田油气的开采力度也在不断地扩大,因而油田生产所需的电能也越来越多。在油田生产中,抽油机是重要的设备之一,同时,也是消耗电能最多的设备之一。抽油机是油田主要举升设备，某开发区目前有机采井4798口，抽油机比例占80.3%，它结构简单便于维护，具有很多的优点。但在生产过程中，若它在不平衡状态下运行，则会导致能耗增加15%~20%，从而导致系统效率降低，能耗增加，并影响抽油机的连杆、减速箱和电动机寿命，增加了油田的生产成本。

关键词：抽油机；不平衡治理；功率法

1 抽油机不平衡原因分析

抽油机是油田的主要举升设备，若其在不平衡状态下运行可导致能耗大幅度增加。因此，抽油机调节平衡是节能降耗、延长设备使用寿命的一项重要技术措施。文中介绍了抽油机不平衡原因，并进行了分析，给出了抽油机不平衡调整的经验方法，提出了不平衡抽油机的调整方案，并对方案的可行性进行分析。这些方法和方案的实施可提高抽油机平衡率，降低能耗。治理井平均功率平衡率由40.8提高到75.7，平均节电率为6.5，措施后全年节电费用约71.3万元，同时对提高抽油机的管理水平具有深远的意义。抽油机工作时驴头悬点始终承受着上下往复的交变载荷，常规水驱采油井的载荷主要受到砂、蜡、水、气的影响。结合现场实际分析认为主要有以下四个方面的影响因素。

1）由于地质结构等因素，导致液面、原油的黏度、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，使抽油机的平衡发生变化。

2）由于原油含蜡量高，清防蜡方式是井口加防蜡剂和热洗清防蜡。受自然条件的影响加药、热洗周期、热洗质量不能完全执行到位，因此油井易结蜡，就破坏了抽油机原有的平衡。

3）油井出砂增加了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，也可造成抽油机的不平衡。

4）对抽油机而言，平衡是相对的，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。这种动态的变化也是影响抽油机平衡的关键因素。

2 抽油机不平衡理论分析及常用方法

抽油机在平衡状态下运行时，电动机在上、下过程中做的功相等。因此，要想抽油机在平衡条件下运行，理论上应使电动机在上、下过程中都做正功且数值相等。在下冲程中把储存的能量储存到平衡块上，在上冲程中利用储存的能量来协助电动机做功。

2.1 电流法测平衡技术

油田广泛应用电流法调整平衡，当电流比在85%~100%为平衡。电流法测平衡技术是目前比较常用的抽油机平衡调整技术，操作简单，应用方便，但当不平衡状态时电动机做负功运动，用电流表无法判断，同时电流法相对误差较大。所以电流法适用于现场抽油机平衡状态较好情况，当抽油机严重不平衡时，或是存在反电流现象，此方法无法有效调整平衡。

2.2 功率法测平衡技术

近几年采油厂陆续试验了功率法调节平衡，功率法测平衡技术是通过测量电动机的功率变化曲线分析抽油机的平衡情况。这种判断方法与电流法原理相同，但该方法可以克服抽油机的假平衡现象，即当抽油机带动电动机发电时测量的功率曲线为负值。现场应用时规定功率比在50%~150%视为平衡。功率法测试平衡技术是最接近扭矩平衡的方法，主要是采用抽油机的上、下冲程的平均功率之比，用该方法指导调整游梁抽油机平衡达标率可到95%以上。因此文中所涉及的抽油机平衡调整均使用功率法。

3 不平衡抽油机井治理

对现场不平衡抽油机井进行测量分析，经统计某开发区目前共有不平衡抽油机井276口，除去因泵况、液面异常等一些问题井，正常生产条件下存在不平衡现象抽油机井共182口。通过分析明确了导致这类井不平衡原因，并制定了调整方案182口抽油机井不平衡类别及数量情况。

3.1 调整平衡块力矩、增减平衡块调整平衡

对上述不平衡井均运用功率法测平衡技术进行调整，其中通过改变平衡块的平衡力矩、增减平衡块来实现。此方法操作简单，不需要额外的成本，经现场统计，应用功率法测平衡技术进行调整，一次成功的比例占95%以上，且影响因素也相对较少。现场共调节游梁式抽油机共152口井，其中前后挪动平衡块124口井，增减平衡块28口井。这些井的平均功率平衡率由原来的38.41%提高到62.97%，通过测量节电率为4.35%。

3.2 安装辅助设备治理不平衡井

对平衡重不能满足要求井，即使通过以上方法也存在负载偏小问题的井，进行安装辅助设备，如二次节能减速器、下偏杠铃装置、自动平衡装置等使平衡重的储能达到平衡储能的要求，进而使抽油机达到平衡，此类井共28口，具体方法如下：

1）安装二次节能减速器治理不平衡井。抽油机二次节能减速器是安装在低产液井上，一种可降低冲速，改善低产井的供液状况，降低下冲程悬点做功，增加电动机做功，改善抽油机平衡状况的设备。通过安装安装二次节能减速器治理不平衡井9口，安装后冲速由原来的5min-1降低至3min-1，产液基本不变，功率平衡率由原来的46.53%提高至88.41%，效果明显。

2. 进行下偏式杠铃抽油机改造治理不平衡井。下偏式杠铃抽油机是保留原常规游梁式抽油机的全部设计和可靠耐用等特点基础上，通过对抽油机的连杆、曲柄和平衡块进行全部或部分节能改造，巧妙的与曲柄平衡复合作用相结合，使抽油机的运行状态更高效，见下偏式杠铃抽油机改造。共改造此类不平衡抽油机10口井，改造后，功率平衡率由原来的41.82%提高到79.31%

3. 安装抽油机自动平衡装置治理不平衡井。抽油机自动平衡装置安装在游梁的尾部，根据天平原理，在游梁尾部增加配重，并依据力学中杠杆力的理论，使游梁前后平衡或接近平衡，降低了电动机的输入功率，达到节电的目的。共安装抽油机自动平衡装置9口井，功率平衡率由原来的43.56%提高到79.87%。

表1抽油机自动平衡装置安装前后效果对比

4 经济效益

目前，某开发区共有抽油机3852口，除去一些因泵况问题导致的不平衡井，在正常生产情况下，不平衡抽油机井182口，此类抽油机井应用功率法测平衡技术，通过调整平衡块力矩和安装辅助设备进行调整。测量调整前后的能耗数据，对比调整前后平衡率，经能耗测试得出调整后节电率更高。经统计，调整后，平均节电率为6.50%，按常规游梁式抽油机日平均耗电245kWh，电费0.6739元/kWh计算，182口井通过功率法测平衡技术年节电效益71.3万元。

表2功率法调整前后效果对比

5 结论

功率法测平衡技术判断抽油机的平衡比电流法更符合实际，操作简单，能消除电流法在一些情况下的假平衡现象，更适合在现场应用。应用功率法测平衡技术调整182口抽油机井，一次成功率达95%以上，平均节电率为6.50%，年共创经济效益71.3万元。

参考文献：

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