游梁式抽油機(jī)功率平衡調(diào)平衡法在生產(chǎn)中的應(yīng)用

曾德崗

摘要：本文探討一種抽油機(jī)功率曲線傅里葉分解方法，這種方法在對抽油機(jī)的電耗測試以后，只需在在線功率平衡分析系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中錄入平衡塊數(shù)目、重量及目前的安裝位置三個參數(shù)，在線功率平衡分析系統(tǒng)軟件就能計算分析出調(diào)整建議，并能對調(diào)整后的電能參數(shù)、扭矩曲線及節(jié)能情況進(jìn)行預(yù)測。通過對調(diào)整建議的現(xiàn)場實(shí)施驗證取得了良好的節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī);功率平衡;在線功率分析;節(jié)電

一、引言

目前在游梁抽油機(jī)管理中采用平衡標(biāo)準(zhǔn)是“電流平衡”，即抽油機(jī)下沖程最大電流與上沖程最大電流之比，認(rèn)為此值在80%～120%之間時抽油機(jī)就是平衡的。其實(shí)，電流平衡并不一定能保證抽油機(jī)真正平衡，存在虛假平衡問題，可能導(dǎo)致抽油機(jī)運(yùn)行過程中耗電量增多、各部件受力不勻、減速箱磨損加快，使用壽命減少。真正判斷游梁抽油機(jī)平衡的標(biāo)準(zhǔn)是“功率平衡”，即抽油機(jī)運(yùn)行過程中下沖程內(nèi)電機(jī)平均功率與上沖程內(nèi)電機(jī)平均功率相等。

二、功率平衡技術(shù)原理及評價標(biāo)準(zhǔn)

（一）功率平衡技術(shù)原理

抽油機(jī)功率平衡度可表示為：

功率平衡技術(shù)以抽油機(jī)最節(jié)能和最安全為標(biāo)準(zhǔn)，對抽油機(jī)功率曲線進(jìn)行傅立葉分解，求出不平衡功率——功率曲線中的一階正弦分量。計算出最佳平衡調(diào)整量，使之正好抵消不平衡功率，使均方根功率最小，也就是均方根扭矩最小，抽油機(jī)最安全，電機(jī)發(fā)熱量最小。

（二）抽油機(jī)功率法平衡度評價標(biāo)準(zhǔn)

按游梁式抽油機(jī)平衡及操作規(guī)范Q/SY1233-2009行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，抽油機(jī)功率法平衡度定義為：抽油機(jī)在上、下沖程內(nèi)平均功率之比，以較大值為分母，用小數(shù)表示。當(dāng)上、下沖程的平均功率有一項為負(fù)值或零時，功率平衡度按零算;當(dāng)功率平衡度小于0.5時，可判斷抽油機(jī)不平衡，需對抽油機(jī)進(jìn)行平衡調(diào)整。功率法調(diào)整抽油機(jī)平衡，能夠保證電機(jī)的輸入功率的均方根值最小，使電機(jī)的損耗最小，達(dá)到節(jié)能效果。但該標(biāo)準(zhǔn)中將抽油機(jī)上、下沖程的平均功率為負(fù)值時，平衡度按零處理，不能真實(shí)反映抽油機(jī)平衡狀態(tài)。建議該標(biāo)準(zhǔn)中功率平衡度值可以為負(fù)值，當(dāng)平衡度值小≤0時，抽油機(jī)處于嚴(yán)重不平衡狀態(tài);當(dāng)平衡度值在0～0.5之間為一般不平衡狀態(tài);當(dāng)平衡度值大于等于≥0.5時，抽油機(jī)為平衡狀態(tài)。

三、在線功率平衡分析系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

在線功率平衡分析系統(tǒng)綜合利用GN500油井遠(yuǎn)程系統(tǒng)采集的電功率數(shù)據(jù)和油田開發(fā)綜合業(yè)務(wù)信息采集平臺3.0數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)建立開發(fā)，該軟件具有圖形導(dǎo)航、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)維護(hù)、報表管理和平衡分析五個模塊功能。只需要選擇抽油機(jī)型號，輸入曲柄平衡塊的重量、數(shù)量及位置等參數(shù)，系統(tǒng)便能分析匯總出功率平衡度報表。當(dāng)功率平衡度值≤0.5時需對抽油機(jī)進(jìn)行平衡調(diào)整，依據(jù)現(xiàn)有的電力曲線、功圖曲線分析提出平衡調(diào)整建議及預(yù)測調(diào)整后的電力曲線及電參數(shù)。

四、現(xiàn)場試驗

2018年11月以來運(yùn)用該系統(tǒng)進(jìn)行了功率調(diào)平衡試驗，本文選取了長堤油田48口抽油機(jī)井進(jìn)行在線功率平衡度調(diào)整。以CTH8-gx22井為例進(jìn)行在線功率平衡分析調(diào)整預(yù)測（見圖1、圖2和圖3），該井調(diào)整前安裝了2個平均重量為14kN的曲柄平衡塊，平均重心在1.46m處，沖程周期為11.01秒，沖次為5.45次/分。根據(jù)在線功率平衡分析系統(tǒng)提供的建議將在1.46m處曲柄平衡塊向內(nèi)移0.96米，移到0.5米處。

2019年6月15日CTH8-GX22井根據(jù)在線功率平衡分析系統(tǒng)調(diào)整建議進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后實(shí)際參數(shù)與調(diào)整前預(yù)測參數(shù)基本接近，效果良好。CTH8-GX22井日節(jié)電54kWh，功率平衡度由-23.41%升至73.93%，電流平衡度由52.14%上升至79.44%。調(diào)整后功率因數(shù)也有了一定的提高，平均功率因數(shù)從0.17提高到0.46。

五、結(jié)論

通過功率平衡度探討及在線功率平衡分析系統(tǒng)的建議現(xiàn)場試驗，得出如下結(jié)論：

（1）由現(xiàn)場試驗結(jié)果可以看出，功率調(diào)平衡試驗取得了良好效果。功率調(diào)平衡后最高節(jié)電率可達(dá)25.19% 左右，平均節(jié)電率約為10%左右。

（2）功率調(diào)平衡后電機(jī)及減速箱振動和噪音也有了明顯下降，減少了電機(jī)及減速箱的磨損，延長了設(shè)備的使用壽命，減少了抽油機(jī)的維護(hù)費(fèi)用。

（3）從抽油機(jī)功率平衡調(diào)整效果分析，抽油機(jī)功率平衡度值≥0.5時平衡狀態(tài)良好。

（4）在線功率平衡分析系統(tǒng)簡單易操作，調(diào)整建議及效果預(yù)測準(zhǔn)確，節(jié)能效果好。

（5）抽油機(jī)平衡調(diào)整的最終目標(biāo)是最大限度的節(jié)能與安全運(yùn)行，只要使抽油機(jī)電機(jī)的均方根功率最小，就可以實(shí)現(xiàn)上述兩個目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭登明，艾薇.谷志峰，等.游梁式抽油機(jī)平衡與節(jié)能研究的新方法[J]石油機(jī)械.1 996（2）：35—38.

[2]朱益飛.游梁式抽油機(jī)調(diào)平衡度的幾種方法[J].計量技術(shù)，2010（2）：31—33