运用电流变化判断抽油机井故障的方法探讨

刘晓成

【摘 要】电流资料是抽油机井日常生产数据的组成部分之一，电流资料的变化反映了抽油机井的生产状态发生了变化。本文主要通过分析电流变化，判断抽油机井问题及故障，其目的就是将产量损失降低到最小。通过及时对电流资料的变化进行分析、诊断，能够及早发现抽油井生产中出现的问题和故障，有利于及时制定解决措施，使油井恢复正常运行。

【关键词】电流资料；诊断；抽油机井；故障；方法探讨

一、运用电流资料发现抽油机井问题的优势

（一）运用电流数据能够及时有效的发现问题

利用测示功图、憋压、检查液面等方法及手段也都能用以检查抽油机的运行状况。但就检测周期来看，电流数据的录取每天进行，而抽油机井的产液量每10～15天测量一次，液面、示功图则每月测试一次。电流数据的录取无疑更具及时性。

（二）电流数据易于录取

电流数据的录取相较其他方法具有简便性。一名前线工作人员，使用一部钳形电流表就能进行电流数据的准确录取。

（三）电流变化反映能耗变化

电流的变化直接反映抽油机能耗状况，数据的录取直接为节能工作提供依据。

（四）电流变化反映井下载荷、平衡状况

井下载荷变轻，则上行程电流降，下行程电流升；井下载荷变重，则上行程电流升，下行程电流降。抽油机不平衡，上下电流差大。主要出现在泵况突变时发生。

（五）抽油井电流变化反映悬点载荷变化及设备自身变化

引起悬点载荷变化的主要原因是杆重、液重、惯性、井下磨阻、井口磨阻及机械磨阻。地面因素包括电机消耗、皮带损耗、变速箱的磨损以及四连杆的磨阻等。引起抽油机井载荷变化主要是：悬点载荷上升，说明是防喷盒磨阻增大、蜡影响、或者是卡泵。悬点载荷下降，说明是游动凡尔漏失、或者断脱。

二、运用电流变化判断运行情况和故障

（一）判断抽油机井的平衡情况

电动机工作电流的大小直接反应出抽油机载荷大小，正常生产井在生产抽油机的载荷是相对稳定的电动机的工作电流也是相对稳定的。只有在机、杆、泵以及井下管柱出现故障或问题是抽油机的载荷才会发生变化，电动机的工作电流也随之变化。游梁式抽油机安装平衡装置是由抽油机的工作特点决定的。平衡装置的作用一是减少电动机运行中的负荷差异，二是采用电流判断抽油机的平衡状况，是一种传统的做法。抽油机不平衡会对机采设备造成损害，比如对减速箱会造成背面冲击。

从耗电来看，功率P=√3UIcosφ，在上冲程中电机电流的增大会造成输出功率急剧增大，而下冲程抽油机反而带着电机运转，造成功率浪费，降低电机的效率和寿命。从现场情况来看，平衡良好的抽油机与平衡差的抽油机相比，平均可减少耗电5%以上。采用电流判断抽油机的平衡标准，因为生产过程中地层情况、油井情况以及油井的工作制度的改变都会破坏抽油机原来的平衡，因此不可能达到经常完全平衡，一般认为上下冲程的峰值电流比值达到75%以上就比较理想了。

（二）判断抽油机井传动系统故障

游梁式抽油机是油田上主要采用的抽油机，它基本特点是：曲柄连杆机构和驴头分别位于支架的前后两边曲柄轴中心基本位于游梁尾轴承的正下方，减速器多安装在用钢板焊成的高基座上。它主要由动力机、减速箱、曲柄、连杆、横梁、驴头、支架、底座、刹车装置、悬绳器以及平衡重等多个传动设施将电机的功变成带动光杆上下运动的能量，如果任何一个环节传动效率降低，均会造成电机电流的非正常变化。某井正常生产时电流77A/68A，于2016年6月份因减速箱齿轮打齿造成减速箱损坏，事故后期通过同井组人员核实判断原因，了解到事故发生近期该井电流为60A/49A，电流急剧上升。分析总结：生产井电流上升一般首先考虑到结蜡影响，但这种情况与结蜡的区别在于电流在短时间内急剧上升，却不会出现卸载，此时应及时检查抽油机井传动系统工作是否正常。

（三）地面調参与电流的关系

目前油井采取的增产措施中，根据油井供液能力等生产情况的变化，调整冲程、冲次等地面生产参数是一种主要的增产与节能降耗手段。冲程的调整会引起扭矩的变化，冲次的调整会引起动载荷的变化，从而引起电流的变化。由我队部分调参井电流的变化得出：调大参数井电流前后对比，上行电流明显增大，下行电流略有减小。

在曲柄扭矩不变的情况下，由于油井载荷产生的扭矩Mp∝Smax，在油井上冲程净扭矩随着负荷扭矩的增大而增大，所以上冲程电流增大。下冲程电流略有减小，致使抽油机平衡程度变差。冲程变小，电流变化情况相反，冲次的变化主要对动载荷造成影响，载荷变化较小，因此电流变化不明显。地面生产参数变化时，尤其是冲程变化时，因及时根据电流变化调整平衡，避免参数调整后造成能耗增加以及对设备的损坏。

（四）判断井下的故障情况

抽油机井在生产时，抽油杆柱做上下往复运动，其顶部所承受的载荷最大，而且抽油杆柱上所承受的载荷是变化的。抽油杆柱上行时加载，下行时卸载这种周期性的一加一卸，反复作用的结果可以通过电流体现出来，我们根据这些变化做出相应的判断。以抽油杆底部断脱为例，抽油杆底部断脱，在管、泵基本不漏失的情况下，电流表现为上电流明显减小，下电流增大（在结蜡较严重的井上上电流变化幅度不大）。

三、电流数据变化对应的问题及解决实例

抽油机井上下电流影响因素三个方面：井底负荷，抽油机减速箱扭矩及电机额定功率。抽油机正常生产时电流数据相对稳定，并且在平衡率要求的固定范围之内（85%～100%），下电流应小于上电流。当电流数据产生变化时，就说明抽油机井出现了问题。下面就结合一些具体情况，分析电流数据不同变化可能对应哪些问题。

（1）类型一：电流变化较大，上电流下降，下电流上升，且在变化过程中，下电流大于上电流，日产液量与产油量大幅下降，含水率上升。

抽油机生产正常时驴头的最大载荷主要来自两个方面；一个是抽油杆自重，另一个是液体重量。上电流明显下降表明驴头载荷减轻，同时产液与产油量下降，统合二者则能证明地下杆泵运行有异。可能是油杆或油管断脱、脱节器脱落造成的。而上行时因驴头载荷减小，依靠平衡块即可拉起驴头，电机作功小，导致了电流下降。下行时，因驴头载荷减小，平衡块要依靠电机作功举升，所以下行电流变大。

（2）类型二：抽油机井上下电流逐渐增加，产油量与产液量逐渐下降，含水量逐渐增高。

上下电流逐渐增加说明抽油机无论上行还是下行所承受的载荷都是逐渐增加的，与此同时产液量与产油量也呈现下降趋势，这种现象极有可能是抽油机井管壁结蜡造成的。因为井筒结蜡会使抽油杆摩擦阻力增大。上行时，摩擦阻力增大，也就意味着抽油机载荷增大，从而导致电机负荷增大，电流上升。下行时，摩擦阻力增大抵消了一部分抽油杆的向下重力，因此下行载荷减小，平衡块需要靠电机举升，电机负荷变大，下电流也会升高。

举例：A井，从该井的连续生产数据中看，日产液量、日产油量逐渐下降，含水上升，上下电流也逐渐上升，从数据显示来看该井有结蜡迹象，于2016年8月份及时对该井进行了热洗，洗后恢复正常生产。

解决办法：（1）热洗化蜡，减小抽油杆因结蜡造成的摩擦阻力。（2）合理定制热洗周期，减少结蜡对生产的影响。

四、结语

电流资料的录取是采油工每日都要进行的基本工作之一，通过电流资料的录取和对比查看，能够及时发现抽油机井载荷的变化。通过结合其他生产动态资料能够更准确地进行问题的判断分析，及时进行解决措施的制定。从而使大部分问题及故障能在第一时间即问题及故障发生在初期便得到解决，节省了问题加剧后再进行解决的高额维修成本，而使生产尽快得到恢复也降低了因生产中断造成的产量损失。

【参考文献】

[1]车太杰.采油生产常见故障诊断与处理.2010.石油工业出版社.