抽油机不平衡的危害及治理方法

抽油机不平衡的危害及治理方法

杨秀艳

大庆油田有限责任公司第二采油厂第一作业区二区十队

摘要：油田现在已经进入到高含水期，80%的井都是采用抽油机采油。抽油机不平衡会降低电动机使用效率和寿命，缩短抽油机使用寿命，影响抽油机和抽油泵的正常工作。目前调平衡的方法是调整曲柄块的位置来实现的，现场调平衡时需要几次调整也不能保证抽油机完全平衡。即增加了工作量又影响油井产量如何保证抽油机长期处于平衡状态是我们努力的方向

关键词：抽油机；不平衡；危害；治理方法

前言

抽油机平衡效果不好使抽油机的能耗加大，致使采油成本提高。另外还严重影响曲柄连杆机构、减速器及电动机的效率和寿命，同时也降低了抽油杆柱的可靠性。保证抽油机平衡可以显著改善抽油机连杆和曲柄销的受力状况，增加曲柄销的寿命和可靠性，提高支架的稳定性，改善了减速箱的工作状况；提高抽油机的运行效率和可靠运行时间，大大降低生产成本。

（一）抽油机不平衡的危害

当游梁式抽油机一抽油泵装置工作时，驴头悬点上作用的载荷是变化的。上冲程时，驴头悬点需要提起抽油杆柱和液柱，在抽油机未进行平衡的条件下，电动机就要作功，才能使驴头上行。在下冲程时，抽油杆柱在其自重的作用下克服浮力下行，这时电动机不仅不需要对外作功，反而接受外来能量作负功，这就是抽油机在上、下冲程中不平衡的原因。抽油机工作过程中，电动机在上、下冲程中作功不相等称为抽油机的不平衡。

抽油机不平衡时将带来以下危害：

（1）降低电动机使用效率和寿命。由于负荷不均匀，降低电动机使用效率和寿命。满足最大负荷时，造成功率的浪费较大。

（2）缩短抽油机使用寿命。由于负荷不均匀，在曲柄旋转一周中载荷忽大忽小，会使抽油机发生剧烈振动而缩短抽油机的寿命。

（3）影响抽油机和抽油泵的正常工作。由于负荷不均匀，会破坏曲柄旋转速度的均匀性，从而使驴头上、下摆也不均匀，影响抽油机和抽油泵的正常工作。

二、平衡的基本原理

抽油机之所以不平衡，是因为在上、下冲程中驴头悬点载荷不同，因而造成电动机在上、下冲程中做功不相等。抽油机平衡的目的是为了在上、下冲程中使电动机作功近似相等。只要把抽油机工作时在下冲程的能量储存起来，在上冲程再利用储存的能量来帮助电动机作功，就可以使不平衡运转向平衡运转转化。要达到平衡运转的条件是在下冲程中需要储存的能量是驴头悬点在上、下冲程中所作功之和的一半。

三、造成抽油机不平衡的主要原因

1、抽油机配用偏大

每一口油井的参数都不一样，在选配抽油机时，不可能做到量体裁衣，刚好和抽油机的功率档次相匹配，一般留有一定的功率裕量；各型抽油机在配用电动机时，为了保证抽油机在各种工况下正常运行，也留有一定的功率余量。就造成了抽油机的实际负载率普遍偏低，大部分抽油机的负载率在20％～30％之间，最高也不会超过50％，形成大马拉小车的现象。从而造成过大的冲击电流，冲击电流与工作电流之比最大可超过5倍，甚至超过额定电流的3倍！不仅浪费掉大量的电能，而且严重威胁到设备的安全。通过对抽油机曲柄配重块的调整，可以使冲击电流降到电机额定电流之内，冲击电流与正常工作电流之比在1.5倍以内。

2、油井产能下降

另外，随着油井由浅入深的抽取，油井的产液量越来越少，井中液面逐渐下降，泵的充满度越来越不足，抽油机的负荷也相应减小。而当电动机处于轻载运行时，其效率和功率因数都较低就会白白地浪费大量的电能。由于长期高效开采，沉没度低的井占一定比例。这部分井最可靠的一个方法是计算光杆所做的机械功，因为，机械功与被示功图所封闭的面积成正比，所以，空抽功图表明输入到系统中的能量减少了。

3、低产低效井

随着油田开发的逐渐深入，进入高含水后期，低效井在油田中所占比例逐渐增加，严重影响油田生产。抽油泵是一种柱塞泵，对电动机来讲是一种恒转矩性的负载，也即电动机的电功率与其转速成正比，如果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致，那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断地工作。在平衡率为100％时电动机提供的动力仅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等，平衡率越低，则需要电动机提供的动力越大。因为抽油载荷是每时每刻都在变化的，而平衡配重不可能和抽油载荷作完全一致的变化，

4、环境的影响

由于抽油机长期暴露在恶劣的户外环境中，作不停息的连续运转。机械磨损加上风吹日晒造成了严重的腐蚀老化。零部件更换频繁，尤其是不配套的零部件更换后，对整个抽油机系统的平衡有很大影响

由于上述原因在调整平衡块后，可以使系统平衡维持一段时间，但随着时间的推移，复杂的井下运动又会引起荷载的变化，导致抽油机再度失衡。所以说，抽油机在绝大多数时间处于不平衡的状态。

四、影响抽油机平衡的主要因素

1、井下动液面、流体粘性（砂、蜡、温度）、机采管柱系统的弹性、井口回压、泵效等。在流体弹性和管柱伸缩性的联合作用下，抽油机的冲次有相对损失，实际冲次效应要低于抽油机的动作冲次。以前的理论侧重管柱的伸缩性，而没有考虑流体的弹性，实际上由于液体弹性对动力消耗和原油产量所造成的影响，要比冲程损失所造成的影响。

五、治理不平衡的方法

1、抽油机配用偏大，抽油机不平衡时减少平衡块

2、换小电机，对于断层附近的井，由于无连通好的水井，产能低，换小功率电机。有利于平衡。换调频电机或节能电机，

3、间抽

4、低沉没度井

洗井后调平衡产量高于30吨的井洗井后3---5天调平衡产量低，含水低，沉没度低的三低井洗井后。

六、结论：

1）抽油机在油田的使用量大，而负载率普遍偏低，功率因数则更低，电能的无谓浪费严重，节能降耗潜力巨大。

2）抽油机调平衡可实现一次成功

3）调平衡的有利时机需要认真分析油井的实际生产状况，然后摸索规律。