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影响游梁式抽油机平衡率的因素分析与改进措施

作者:张贵华 张菊霞 李红霞 来源:科学与财富 202019期 时间:2020-11-17

摘要:在管理抽油机的过程中,工作人员通常通过电流平衡率来判断抽油机的平衡情况。在游梁式抽油机的生产过程中,它的平衡性直接影响到其效能。井下载荷随着生产的进行会不断发...

  摘要:在管理抽油机的过程中,工作人员通常通过电流平衡率来判断抽油机的平衡情况。在游梁式抽油机的生产过程中,它的平衡性直接影响到其效能。井下载荷随着生产的进行会不断发生变化,如杆管之间摩擦的改变,含水量改变,沉没度的升降等从而不断打破游梁式抽油机原有的平衡,找出日常生产管理中影响抽油机井平衡率的因素,探讨提高平衡率的有效方法。

  关键词:抽油机;平衡标准;因素;对策探讨

  1.? 抽油机井平衡率的概念

  抽油机运转不平衡,原因是上、下冲程中悬点载荷的变化,造成电动机在上、下冲程中所作的功不相等。工作时,理论平衡状态的抽油机是没有的,因为生产过程中油层情况、油井情况及油井工作制度的改变都会破坏抽油机原来的平衡。由于不平衡会对抽油机造成一系列的危害:一是上冲程过程中电机承受着极大的载荷,下冲程抽油机反而带者电动机运转做功,从而造成电能的浪费,降低电机的效率和使用寿命。二是由于承受的载荷极不均匀,会使抽油机发生激烈振动,从而影响设备的使用寿命。三是会破坏曲柄旋转速度的均匀性,使驴头上F摆动不均匀,影响抽油杆和泵的正常工作,进而影响油井的产量及检泵率,抽油机在正常运转时必须采用调平衡的方式保证单井平衡率在85%以上。

  2.? 影响抽油机平衡率因素分析

  在抽油机游梁后端加一重物,在下冲程中电机和下冲程的悬点载荷一起对重物做功,把重物升高储存位能,则得到电机在下冲程中做的功;在上冲程中平衡系统释放出能量,帮助电机对悬点做功,则得电机在上冲程中做的功。为了使抽油机平衡,在下冲程中需要储存的能t或上冲程中需要释放的能量应该是悬点载荷在上下冲程中所做功之和的一半。影响因素主要有以下几面:

  (1) 由于地质结构等因素。导致液面原油的粘度,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,使抽油机的系统效率过低。

  (2) 对抽油机而言平衡是相对的,不平衡是绝对的,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口为了克服曲柄平衡块的大起动惯最以及配重重力减小时的不平衡量,必须增加机械功率来补充配重全的不足。因此必须配用大容最电动机,导致电动机大马拉小车,使电动机长期工作在轻载或空状态,导致电机的功率因数和效率过低。

  (3) 由于原油含蜡量高,清防蜡方式是井口加防蜡剂和化清车组化清。受自然条件的影响加药、化清周期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。

  (4) 油井出砂增加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。

  3.? 提高抽油机平衡率的改进措施

  3.1???? 改变曲柄平衡结构

  该类平衡技术是靠改变曲柄上平衡的结构或增加曲辆上的平衡装置了实现二次平衡,达到减少减速箱上扭矩目的的。该类平衡技术主要有如下方式。

  3.1.1? 副平衡块平衡法

  该方法是在曲柄平衡块的直线端面上加装一副平衡块,通过改变副平衡块的位置,达到二次平衡的效果。该平衡方法结构简单,可以改变平衡系统的偏置角,部分的阵低曲柄上的扭矩,减少负扭矩,但由于副平衡块的重量有限,调节的效果有限。同时,由于在曲柄平衡块上增加了调节装置,结构较为复杂,降低了系统的可靠性。同时,不能降低曲柄销上的受力。

  3.1.2? 改变曲柄平衡结构

  改变抽油机的平衡结构,如将曲柄重块平衡,改为游梁重块平衡。将曲柄重块平衡,改为游架气动平衡等等。游梁式抽油机的游梁平衡技术,是原来小型抽油机普遍采用的平衡技术,平衡重靠近悬点,连杆受力减小,曲柄销受力变优有利于提高整机的可靠性。在大型抽油机上采用由于所加平衡的平衡重增加,平衡调节困难,游粱尾部的重量过大,使整机的重心提高,稳定性和可观赏性下降等因素,逐渐被放弃使用。目前,在大型

  抽油机中,一般只在游梁的尾部藏装一固定的平衡重块,克服驴头的结构不平衡重,满足抽油机调参等作业的需求。气平衡技术是一种较为成熟的游梁平衡技术,但使用过程中当时实验条件、设计水平、制造水平、密封件质量等因索的限制,密封、失载、驴头让位等问题没能很好的解决即在油田大面积的应用.接连发生掀次因驴头失续而造成的t大事故。同时,密封问题、油田环境因素的影响等问题,使得气平衡装置必能保证足够的压力,使得平衡效果变差,在大型抽油机中,气平衡抽抽机应该是一种较为理想的机型。

  3.2???? 改变游梁结构

  3.2.1? 在游梁上安装可移动的平衡系统

  采用安装在游梁上的可活动的平衡系统,该平衡方式采用了靠近悬点的平衡结构,减少了连杆的受力,改善的曲柄销的工作状况,增加了曲柄销的可靠性,有利于提高整机的寿命和可靠性。但是,由于增长了运动链,同时也是机构的可靠性有所下阵。另外,如果只采用游粱平衡的方案,连杆将承受交变载荷,所需平衡重量将大幅度的增加,不利用整机优化。

  3.2.2? 在游粱上增加固定半可调平衡系统

  按照抽油機多变量优化设计的模型,抽油机的平衡系统包括曲柄平衡系统和游粱平衡系统两部分,游梁平衡部分,通常称为二次平衡部分。该技术是在游梁尾部的合适位置,装配是个可调重量重块,达到游梁复合平衡的目的。由于没有增加任何活动构件,故该种平衡的抽油机和常规抽油机有着相同的可靠性和运动特性。由于平衡靠近井口,且部分按照示功图的要求设计,可以较好的提高平衡效果,改善连杆和曲柄销的受力,提高其可命性和寿命。按照上面所述的设计理论和方法,对于新设计的抽油机,我们可以按照整体最优的原则,合理的分配曲柄平衡重和游梁平衡重,达到即改善抽油机的平衡效果,降低曲柄销上承受的载荷,提高整机的节能性和可靠性,又不过大增加重量,提高整机重心的目的。

  对于现场使用的抽油机,特别是在较深井上工作的大负荷的抽油机,只靠原抽油机所配的曲柄平衡重量,难以使抽油机实现良好的平衡,可以通过优化,在游梁上安装适当的平衡重量,达到即改变平衡不足,又改变曲柄销的工作状况,降低减速箱上的峰值扭矩,节能阵耗,提高整机效益和抽油机井系统效益的目的。

  3.3???? 其它措施对策

  (1)加强热洗管理,制定合理的周期,减少因结蜡引起不平衡井数;

  (2)认真分析每口并平衡变化的原因,调整平衡时应针对不同的原因采取不同的措施;(3)应用井口加药提高防蜡效果;(4)加强管理及时调整不平衡井最终达到提高平衡率指标。2018年集中调整不平衡抽油机,平衡井率上升12.7%,平均单井日节电17kW?h。例如,某油井其它条件不变,平衡指数提高25.5%,系统效率提高13.9%。测试前后资料对比可以看出,在相同举升高度和产液量的情况下,通过平衡调整,电机电流、有效功率都有下降,地面效率及系统效率都有提高。

  4.? 几点认识

  (1) 对抽油机进行调平衡工作可使抽油机井运行平稳,降低运行电流,延长机组的使用寿命,在举升高度及产液量不变的情况下,提高平衡度可使系统效率随之提高,从而降低抽油机井电能梢耗,是一种节能降耗措施。

  (2) 抽油机采用平衡技术后,阵低的减速箱上的峰值扭矩,对在用抽油机可以改善减速器的受力状况,提高了减速器的可靠性。

  (3) 抽油机游梁复合平衡改造在游粱后部焊接平衡重,改造费用低,节能效果好。

  参考文献:

  [1]陈水明.抽油机平衡度与能耗的关系[J].油气田地面工程.2009年09期.

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