葡萄花油田抽油机平衡调整技术应用

2016-09-06孙晓丽大庆油田有限责任公司第七采油厂

石油石化节能 2016年3期

关键词：节电方根抽油机

孙晓丽（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

葡萄花油田抽油机平衡调整技术应用

孙晓丽（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

抽油机调平衡是机械采油管理中一项基础工作，葡萄花油田主要应用电流法、扭矩法、功率法3种平衡调整技术。通过对平衡调整技术的技术特点及应用效果进行评价，发现利用功率法算出的平衡块位移量准确，方法简单、方便，且节电效果较好，适合现场推广。

抽油机；平衡；电流法；功率法；拒矩法

抽油机调平衡是机械采油管理中一项基础工作，抽油机调平衡的目的是延长抽油机的使用寿命和降低生产能耗[1]。通过对调平衡工作量的情况分析，由于措施、新井投产、调参、作业等有动态变化的井比较多，且调平衡的作业时间较长，有时存在抽油机平衡调整不及时的现象。为解决平衡调整过程中存在的问题，各油田相继出现了基于扭矩曲线的峰值扭矩法、均方根扭矩法和基于功率曲线的电能法、功率法、均方根功率法。由于峰值扭矩和负扭矩影响电动机减速箱的寿命，均方根扭矩（功率）影响电动机的功率，所以在选择调平衡方法时应根据具体情况尽量消除负功，使电动机、减速器的扭矩变化均匀，使抽油机安全、节能的运行[2]。

1　技术特点及应用效果

目前，葡萄花油田应用的抽油机平衡调整技术主要有3种，分为电流法调平衡技术、扭矩法调平衡技术和功率法调平衡技术。

1.1电流法调平衡技术

电流法调平衡技术是用钳形电流表测取光杆上行、下行的电流最大值，用平衡率判断抽油机的平衡状况，平衡率是指下冲程峰值电流与上冲程峰值电流的比值，按照公司对指标管理的统一规定，当平衡率在85%～100%时，认为抽油机处于平衡状态。若平衡率小于85%，平衡块向曲柄轴端调，若平衡率大于100%，平衡块向曲柄末端调。不平衡时的调整方法如式（1）所示。

电流法调平衡技术的不足之处在于电流平衡存在虚假平衡问题，电流分不出正负，发电与用电都产生电流，一些严重不平衡的井在发电时产生一个很大的电流，但从电流上看抽油机井还相当平衡；对于功率因数较低的抽油机井，电动机电流相对于抽油机的载荷变化幅度较小，电流峰值变化并不大，无法真实反映抽油机的平衡比；电流调平衡工作效率低，电流法调平衡只知道平衡块的调整方向，不确定调整距离，需要多次调整才能到位，增加了工人的劳动强度；易存在人为误差，通过测量抽油机的上下电流峰值来计算平衡比，这种方法录取的是瞬时峰值电流，存在一定的人为误差，同一口井同时由不同的人测量会出现不同的结果。但由于电流法调平衡方法简单，仍被广泛采用[4]。

1.2扭矩法调平衡技术

对抽油机的运行能耗进行分析，抽油机的机械传动损耗与电动机的固定损耗是相对不变的，电动机的变动损耗随电流成正比，因此，要确保抽油机最节能，就要使电动机的变动损耗最小，即均方根电流最小，抽油机的负载扭矩决定电流的大小。扭矩法调平衡技术是使抽油机在一个周期内净扭矩均方根值最小，使电动机的损耗达到最低，从而达到节电目的。

扭矩法调平衡技术通过地面示功图测试，利用软件与示功图进行相应的数据对接，采集上、下冲程中各点的载荷数据，结合抽油机运动几何参数计算出净扭矩，根据净扭矩值得出平衡块的最佳调整位置及方向。

以1#井为例，通过对比电流法调平衡与扭矩法调平衡效果，扭矩法调平衡技术具有一定的节能效果（图1、图2）。

图1　试验前扭矩曲线

图2　试验后扭矩曲线

现场对比测试100口井，平均单井日节电4.66kWh，节电率3.7%。其中90口井应用电流法判断为平衡井，再应用扭矩法调平衡技术进行平衡调整，平均单井日节电4.32 kWh，节电率达到3.5%；10口井应用电流法判断为不平衡井，应用扭矩法调平衡技术进行平衡调整，平均单井日节电7.72 kWh，节电率达到5.5%。

扭矩法调平衡技术是根据实测功图，绘制扭矩曲线来调整抽油机平衡，考虑抽油机整个运动周期内的平衡状况，利用计算机进行精确计算，比电流法调平衡方式更加科学、合理，减轻了工人的劳动强度，节省了工作时间；同时，在电流法调平衡的基础上取得一定的节电效果。缺点为由于抽油机扭矩曲线无法直接测量，需要进行大量计算，应用不方便。若出现抽油机平衡块不规则等造成抽油机几何参数不匹配时，实施扭矩法调平衡可能导致耗电量升高。

1.3功率法调平衡技术

功率法调平衡技术以抽油机最节能和最安全为目标，对抽油机功率曲线进行傅立叶分解，通过调整平衡块位置，改变一阶正弦分量的大小（不平衡扭矩），使均方根功率最小，达到节能的目的。平衡块调整量计算公式如公式（2）所示。