許潔　朱麗霞　胡金鳳　吳斌

摘 要：抽油機(jī)的平衡是抽油機(jī)設(shè)計(jì)和使用中的一個(gè)及其重要的問(wèn)題。按照抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)組成，抽油機(jī)可以分成換向系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、支承系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)四大部分，由于支承系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)與換向系統(tǒng)往往是密切相關(guān)的，因此，平衡系統(tǒng)和換向系統(tǒng)就成為抽油機(jī)的兩大主要組成部分，平衡系統(tǒng)的性能，平衡效果的優(yōu)劣，直接影響抽油機(jī)的節(jié)能、壽命和應(yīng)用方便程度。由于采油成本的提高，采油井深度的增加，人們對(duì)降低能耗，提高采油效率和降低抽油機(jī)連桿中的拉力，改善曲柄銷(xiāo)的工作狀況，提高抽油機(jī)整機(jī)的可靠性有了更為迫切的要求。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī)；平衡技術(shù)；優(yōu)化調(diào)整；對(duì)策

1 抽油機(jī)平衡機(jī)理

抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡，原因是上、下沖程中懸點(diǎn)載荷的變化，造成電動(dòng)機(jī)在上、下沖程中所作的功不相等。工作時(shí)，理論平衡狀態(tài)的抽油機(jī)是沒(méi)有的，因?yàn)樯a(chǎn)過(guò)程中油層情況、油井情況及油井工作制度的改變都會(huì)破壞抽油機(jī)原來(lái)的平衡。因而在油井生產(chǎn)過(guò)程中要定期檢查和及時(shí)調(diào)整抽油機(jī)的平衡，通常采油的檢查方法有兩種：一是測(cè)量驢頭上、下沖程的時(shí)間，二是測(cè)量上、下沖程中的電流。抽油機(jī)在平衡條件下工作時(shí)，上、下沖程的電流峰值應(yīng)該相近。即：I上/I下=100%。如果上沖程的電流峰值大于下沖程的電流峰值，說(shuō)明平衡不夠，則應(yīng)增加平衡塊重量或增大平衡半徑R（平衡塊遠(yuǎn)離曲柄軸中心）；反之，則應(yīng)減小平衡塊重量或平衡半徑R（平衡塊靠近曲柄軸中心）。

2 改變曲柄平衡結(jié)構(gòu)

該類(lèi)平衡技術(shù)是靠改變曲柄上平衡的結(jié)構(gòu)或增加曲柄上的平衡裝置了實(shí)現(xiàn)二次平衡，達(dá)到減少減速箱上扭矩目的的。該類(lèi)平衡技術(shù)主要有如下方式：

a、副平衡塊平衡法

該方法是在曲柄平衡塊的直線(xiàn)端面上加裝一副平衡塊，通過(guò)改變副平衡塊的位置，達(dá)到二次平衡的效果。該平衡方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以改變平衡系統(tǒng)的偏置角，部分的降低曲柄上的扭矩，減少負(fù)扭矩，但由于副平衡塊的重量有限，調(diào)節(jié)的效果有限。同時(shí)，由于在曲柄平衡塊上增加了調(diào)節(jié)裝置，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，降低了系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，不能降低曲柄銷(xiāo)上的受力。

b、改變曲柄平衡結(jié)構(gòu)

改變抽油機(jī)的平衡結(jié)構(gòu)，如將曲柄重塊平衡，改為游梁重塊平衡。將曲柄重塊平衡，改為游梁氣動(dòng)平衡等等。游梁式抽油機(jī)的游梁平衡技術(shù)，是原來(lái)小型抽油機(jī)普遍采用的平衡技術(shù)，平衡重靠近懸點(diǎn)，連桿受力減小，曲柄銷(xiāo)受力變優(yōu)，有利于提高整機(jī)的可靠性。在大型抽油機(jī)上采用，由于所加平衡的平衡重增加，平衡調(diào)節(jié)困難，游梁尾部的重量過(guò)大，使整機(jī)的重心提高，穩(wěn)定性和可觀賞性下降等因素，逐漸被放棄使用。目前，在大型抽油機(jī)中，一般只在游梁的尾部藏裝一固定的平衡重塊，克服驢頭的結(jié)構(gòu)不平衡重，滿(mǎn)足抽油機(jī)調(diào)參等作業(yè)的需求。氣平衡技術(shù)是一種較為成熟的游梁平衡技術(shù)，但使用過(guò)程中當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)條件、設(shè)計(jì)水平、制造水平、密封件質(zhì)量等因素的限制，密封、失載、驢頭讓位等問(wèn)題沒(méi)能很好的解決即在油田大面積的應(yīng)用，接連發(fā)生數(shù)次因驢頭失載而造成的重大事故。同時(shí)，密封問(wèn)題、油田環(huán)境因素的影響等問(wèn)題，使得氣平衡裝置必能保證足夠的壓力，使得平衡效果變差，在大型抽油機(jī)中，氣平衡抽油機(jī)應(yīng)該是一種較為理想的機(jī)型。

3 改變游梁結(jié)構(gòu)

a、在游梁上安裝可移動(dòng)的平衡系統(tǒng)

采用安裝在游梁上的可活動(dòng)的平衡系統(tǒng)，該平衡方式采用了靠近懸點(diǎn)的平衡結(jié)構(gòu)，減少了連桿的受力，改善的曲柄銷(xiāo)的工作狀況，增加了曲柄銷(xiāo)的可靠性，有利于提高整機(jī)的壽命和可靠性。但是，由于增長(zhǎng)了運(yùn)動(dòng)鏈，同時(shí)也是機(jī)構(gòu)的可靠性有所下降。另外，如果只采用游梁平衡的方案，連桿將承受交變載荷，所需平衡重量將大幅度的增加，不利用整機(jī)優(yōu)化。

b、在游梁上增加固定半可調(diào)平衡系統(tǒng)

按照抽油機(jī)多變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)的模型，抽油機(jī)的平衡系統(tǒng)包括曲柄平衡系統(tǒng)和游梁平衡系統(tǒng)兩部分，游梁平衡部分，通常稱(chēng)為二次平衡部分。該技術(shù)是在游梁尾部的合適位置，裝配是個(gè)可調(diào)重量重塊，達(dá)到游梁復(fù)合平衡的目的。由于沒(méi)有增加任何活動(dòng)構(gòu)件，故該種平衡的抽油機(jī)和常規(guī)抽油機(jī)有著相同的可靠性和運(yùn)動(dòng)特性。由于平衡靠近井口，且部分按照示功圖的要求設(shè)計(jì)，可以較好的提高平衡效果，改善連桿和曲柄銷(xiāo)的受力，提高其可靠性和壽命。按照上面所述的設(shè)計(jì)理論和方法，對(duì)于新設(shè)計(jì)的抽油機(jī)，我們可以按照整體最優(yōu)的原則，合理的分配曲柄平衡重和游梁平衡重，達(dá)到即改善抽油機(jī)的平衡效果，降低曲柄銷(xiāo)上承受的載荷，提高整機(jī)的節(jié)能性和可靠性，又不過(guò)大增加重量，提高整機(jī)重心的目的，實(shí)現(xiàn)綜合意義上的優(yōu)化，即所謂設(shè)計(jì)采用復(fù)合平衡技術(shù)的抽油機(jī)。

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)使用的抽油機(jī)，特別是在較深井上工作的大負(fù)荷的抽油機(jī)，只靠原抽油機(jī)所配的曲柄平衡重量，難以使抽油機(jī)實(shí)現(xiàn)良好的平衡，可以通過(guò)優(yōu)化，選擇合理的游梁平衡重量和方位，在游梁上安裝適當(dāng)?shù)钠胶庵亓?，達(dá)到即改變平衡不足，又改變曲柄銷(xiāo)的工作狀況，降低減速箱上的峰值扭矩，節(jié)能降耗，提高整機(jī)效益和抽油機(jī)井系統(tǒng)效益的目的。

4 抽油機(jī)平衡的標(biāo)準(zhǔn)

按照目前的研究，評(píng)定抽油機(jī)是否平衡，一般遵守如下標(biāo)準(zhǔn)：即：準(zhǔn)則1：上沖程內(nèi)電機(jī)作功與下沖程內(nèi)電機(jī)作功相等；準(zhǔn)則2：上沖程內(nèi)曲柄軸凈扭矩最大值與下沖程內(nèi)凈扭矩最大值相等；準(zhǔn)則3：曲柄軸凈扭矩在一轉(zhuǎn)中的均方根值最小。當(dāng)采用不同準(zhǔn)則進(jìn)行抽油機(jī)平衡時(shí)，計(jì)算的抽油機(jī)的能耗結(jié)果存在一定程度上的差別。由于準(zhǔn)則1和準(zhǔn)則3在油田現(xiàn)場(chǎng)難以進(jìn)行評(píng)定，因此，準(zhǔn)則2就成為普遍被油田采用的平衡判定標(biāo)準(zhǔn)。有理論工作者分析也表明，按照現(xiàn)場(chǎng)通用的準(zhǔn)則2，也可以取得較好的節(jié)能效果。

5 結(jié) 論

（1）對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行調(diào)平衡工作可使抽油機(jī)井運(yùn)行平穩(wěn)，降低運(yùn)行電流，延長(zhǎng)機(jī)組的使用壽命，在舉升高度及產(chǎn)液量不變的情況下，提高平衡度可使系統(tǒng)效率隨之提高，從而降低抽油機(jī)井電能消耗，是一種節(jié)能降耗措施。

（2）抽油機(jī)采用平衡技術(shù)后，降低的減速箱上的峰值扭矩，對(duì)在用抽油機(jī)可以改善減速器的受力狀況，提高了減速器的可靠性。

（3）抽油機(jī)游梁復(fù)合平衡改造在游梁后部焊接平衡重，改造費(fèi)用低，節(jié)能效果好。

參考文獻(xiàn)

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[2]陳永明；抽油機(jī)平衡度與能耗的關(guān)系[J]；油氣田地面工程；2009年09期endprint