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游梁式抽油機(jī)平衡度與耗電量的關(guān)系
一、 前言
在我國的石油開采中，大部分油田要靠注水壓油入井，再靠抽油機(jī)把油從地層中提升上來。以水換油、以電換油是我國油田的現(xiàn)實，機(jī)械采油井占絕大多數(shù)，其中有桿采油（有桿抽油井）占總機(jī)械采油的90%以上。全國產(chǎn)油量70%以上靠有桿抽油機(jī)來完成。其能耗已占油田能耗的三分之一。游梁式抽油機(jī)是一種變形的四連桿機(jī)構(gòu)，其整機(jī)結(jié)構(gòu)特點像一架天平，一端是抽油載荷，另一端是平衡配重載荷。對于支架來說，如果抽油載荷和平衡載荷形成的扭矩相等或變化一致，那么用很小的動力就可以使抽油機(jī)連續(xù)不間斷地工作。在平衡率為100％時電動機(jī)提供的動力僅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等，平衡率越低，則需要電動機(jī)提供的動力越大。因為抽油載荷是每時每刻都在變化的，而平衡配重不可能和抽油載荷作完全一致的變化，才使得游梁式抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù)變得十分復(fù)雜。絕大部分抽油機(jī)的配重嚴(yán)重不平衡，且抽油機(jī)的起動扭矩很大，慣性也很大，從而造成較大的沖擊電流，沖擊電流不僅浪費掉大量的電能，而且嚴(yán)重威脅到設(shè)備的安全。
目前，我河南油田采油一廠江河油礦采油六隊，通過對游梁式抽有機(jī)單井耗電量計量，采取不斷調(diào)整其平衡度的實驗，來觀察游梁式抽油機(jī)平衡度與耗電量的關(guān)系，下面主要介紹一下我們的做法。
二、游梁式抽油機(jī)工作原理
它的動作原理是由交流電動機(jī)恒速運轉(zhuǎn)拖動抽油泵，沿著重力作用方向進(jìn)行往復(fù)運動，從而把原油從數(shù)百至數(shù)千米的井下抽到地面。分析其負(fù)載特性可知其慣量較大，而不同的油井的粘度大小又很不同，當(dāng)油的粘度較大時，泵的效率也變低，往往啟動也很困難。該負(fù)載又是周期負(fù)載，上升、下降行程負(fù)載性質(zhì)亦不同，下降時尚帶有位勢負(fù)載性質(zhì)。為適應(yīng)這些復(fù)雜的工況，抽油機(jī)的配置及其實際工作狀態(tài)往往只能是大馬拉小車。游梁式抽油機(jī)運動為反復(fù)上下提升，一個沖程提升一次，其動力來自電動機(jī)帶動的兩個重量相當(dāng)大的鋼質(zhì)滑塊，當(dāng)滑塊提升時，類似杠桿作用，將采油機(jī)桿送入井中；滑塊下降時，采油桿提出帶油至井口，當(dāng)抽油機(jī)工作時，整個過程中負(fù)載是變化的。工作分為兩個沖程，抽油機(jī)上沖程時，驢頭懸點需提起抽油桿柱和液柱，在抽油機(jī)未平衡的條件下，電動機(jī)就要作出很大的功，這時電動機(jī)處于驅(qū)動狀態(tài)。在下沖過程時，抽油機(jī)桿柱轉(zhuǎn)拉動對電動機(jī)做功，使電動機(jī)處于類似發(fā)電機(jī)的運行狀態(tài)。抽油機(jī)未平衡時，上、下沖程的負(fù)載極度不均勻，這樣將嚴(yán)重地影響抽油機(jī)的連桿機(jī)構(gòu)、減速箱和電動機(jī)的效率和壽命，惡化抽油桿的工作條件，增加它的斷裂可能性。為了消除這些缺點，一般在抽油機(jī)的游梁尾部或曲柄上或兩處都加上平衡配重。這樣一來，在懸點下沖程時，要把平衡重從低處抬到高處，增加平衡配重的位能。為了抬高平衡配重，除了依靠抽油桿柱下落所釋放的位能外，還要電動機(jī)付出部分能量。在上沖程時，平衡重由高處下落，把下沖程時儲存的位能釋放出來，幫助電動機(jī)提升抽油桿和液柱，減少了電動機(jī)在上沖程時所需給出的能量。目前使用較多的游梁式抽油機(jī)，都采用了加平衡配重的工作方式，為了保證足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，抽油機(jī)電機(jī)正常運行時負(fù)荷率很低，一般在20％－30%.低負(fù)荷率運行，造成功率因數(shù)低，效率低，電能浪費大。
三、實驗內(nèi)容（實驗過程略）
四、目前還存在的問題
1、部分游梁式抽油機(jī)平衡輕，且四個平衡塊已經(jīng)調(diào)到外頭，無法達(dá)到平衡度100％。
2、部分游梁式抽油機(jī)平衡重，且四個平衡塊已經(jīng)調(diào)到里頭，無法達(dá)到平衡度100％。
3、平衡塊不能靈活滑動，自行調(diào)整。
4、現(xiàn)在我隊取電流的方式還是依靠站上職工用鉗形電流表取上下沖程中電流峰值,由于電流表自身的影響和人工目測很難讀準(zhǔn)的數(shù)值從而產(chǎn)生不平衡的井報為平衡的問題和平衡度失真的問題。
五、下一步研究對策
1、對每口井每天進(jìn)行定時量上下電流和電量，隊領(lǐng)導(dǎo)不間斷性的對全隊的油井進(jìn)行取電流復(fù)查，獲得準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料，以最短的時間調(diào)整抽油機(jī)平衡度。
2、結(jié)合實測井口示功圖，觀察載荷變化情況，調(diào)整抽油機(jī)平衡度。
3、結(jié)合一井一測和標(biāo)桿管理，也給出每口井電量的當(dāng)天值和標(biāo)桿值，根據(jù)每口井電量的變化，對單井進(jìn)行電量和平衡度綜合管理。這對于抽油機(jī)的日常維護(hù)也起到了參考，能夠發(fā)現(xiàn)問題及時解決，起到了油井保護(hù)器的作用。
4、對不能再調(diào)的且電量比較的大的抽油機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)分析，看是哪一方面的問題，考慮跟換電機(jī)或換抽。
參考文獻(xiàn)：
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