游梁式抽油机功率平衡调平衡法在生产中的应用

曾德岗

摘要：本文探讨一种抽油机功率曲线傅里叶分解方法，这种方法在对抽油机的电耗测试以后，只需在在线功率平衡分析系统基础数据中录入平衡块数目、重量及目前的安装位置三个参数，在线功率平衡分析系统软件就能计算分析出调整建议，并能对调整后的电能参数、扭矩曲线及节能情况进行预测。通过对调整建议的现场实施验证取得了良好的节能效果。

关键词：抽油机;功率平衡;在线功率分析;节电

一、引言

目前在游梁抽油机管理中采用平衡标准是“电流平衡”，即抽油机下冲程最大电流与上冲程最大电流之比，认为此值在80%～120%之间时抽油机就是平衡的。其实，电流平衡并不一定能保证抽油机真正平衡，存在虚假平衡问题，可能导致抽油机运行过程中耗电量增多、各部件受力不匀、减速箱磨损加快，使用寿命减少。真正判断游梁抽油机平衡的标准是“功率平衡”，即抽油机运行过程中下冲程内电机平均功率与上冲程内电机平均功率相等。

二、功率平衡技术原理及评价标准

（一）功率平衡技术原理

抽油机功率平衡度可表示为：

功率平衡技术以抽油机最节能和最安全为标准，对抽油机功率曲线进行傅立叶分解，求出不平衡功率——功率曲线中的一阶正弦分量。计算出最佳平衡调整量，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，抽油机最安全，电机发热量最小。

（二）抽油机功率法平衡度评价标准

按游梁式抽油机平衡及操作规范Q/SY1233-2009行业标准规定，抽油机功率法平衡度定义为：抽油机在上、下冲程内平均功率之比，以较大值为分母，用小数表示。当上、下冲程的平均功率有一项为负值或零时，功率平衡度按零算;当功率平衡度小于0.5时，可判断抽油机不平衡，需对抽油机进行平衡调整。功率法调整抽油机平衡，能够保证电机的输入功率的均方根值最小，使电机的损耗最小，达到节能效果。但该标准中将抽油机上、下冲程的平均功率为负值时，平衡度按零处理，不能真实反映抽油机平衡状态。建议该标准中功率平衡度值可以为负值，当平衡度值小≤0时，抽油机处于严重不平衡状态;当平衡度值在0～0.5之间为一般不平衡状态;当平衡度值大于等于≥0.5时，抽油机为平衡状态。

三、在线功率平衡分析系统功能实现

在线功率平衡分析系统综合利用GN500油井远程系统采集的电功率数据和油田开发综合业务信息采集平台3.0数据库的数据建立开发，该软件具有图形导航、系统管理、数据维护、报表管理和平衡分析五个模块功能。只需要选择抽油机型号，输入曲柄平衡块的重量、数量及位置等参数，系统便能分析汇总出功率平衡度报表。当功率平衡度值≤0.5时需对抽油机进行平衡调整，依据现有的电力曲线、功图曲线分析提出平衡调整建议及预测调整后的电力曲线及电参数。

四、现场试验

2018年11月以来运用该系统进行了功率调平衡试验，本文选取了长堤油田48口抽油机井进行在线功率平衡度调整。以CTH8-gx22井为例进行在线功率平衡分析调整预测（见图1、图2和图3），该井调整前安装了2个平均重量为14kN的曲柄平衡块，平均重心在1.46m处，冲程周期为11.01秒，冲次为5.45次/分。根据在线功率平衡分析系统提供的建议将在1.46m处曲柄平衡块向内移0.96米，移到0.5米处。

2019年6月15日CTH8-GX22井根据在线功率平衡分析系统调整建议进行调整，调整后实际参数与调整前预测参数基本接近，效果良好。CTH8-GX22井日节电54kWh，功率平衡度由-23.41%升至73.93%，电流平衡度由52.14%上升至79.44%。调整后功率因数也有了一定的提高，平均功率因数从0.17提高到0.46。

五、结论

通过功率平衡度探讨及在线功率平衡分析系统的建议现场试验，得出如下结论：

（1）由现场试验结果可以看出，功率调平衡试验取得了良好效果。功率调平衡后最高节电率可达25.19% 左右，平均节电率约为10%左右。

（2）功率调平衡后电机及减速箱振动和噪音也有了明显下降，减少了电机及减速箱的磨损，延长了设备的使用寿命，减少了抽油機的维护费用。

（3）从抽油机功率平衡调整效果分析，抽油机功率平衡度值≥0.5时平衡状态良好。

（4）在线功率平衡分析系统简单易操作，调整建议及效果预测准确，节能效果好。

（5）抽油机平衡调整的最终目标是最大限度的节能与安全运行，只要使抽油机电机的均方根功率最小，就可以实现上述两个目标。

参考文献：

[1]郭登明，艾薇.谷志峰，等.游梁式抽油机平衡与节能研究的新方法[J]石油机械.1 996（2）：35—38.

[2]朱益飞.游梁式抽油机调平衡度的几种方法[J].计量技术，2010（2）：31—33