抽油机自动平衡装置的应用与认识

王飞虎（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

抽油机平衡率对机采系统能耗影响较大，目前衡量抽油机是否平衡最简单也最常用的方法是电流平衡法[1]。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。从耗电方面来看，在上冲程中，电流的增大会造成输出功率急剧增加，下冲程抽油机反而带着电动机运转，会造成功率浪费，降低电动机的效率和减少寿命；从系统效率方面来看，平衡较好的抽油机与平衡差的抽油机相比较，可减少耗电量4.5%以上。因此，抽油机平衡调整工作是抽油机节能工作的重要部分。但随着开采时间增加、井下产液量的变化等因素的影响，抽油机平衡率会不断发生变化，所以，抽油机调平衡工作是采油队长期进行的一项工作，但每次调整费时费力，安装抽油机自动调平衡装置可以减少工作量，并能够满足节能降耗和生产要求。

1 抽油机平衡率概念

1.1 抽油机平衡率的定义

抽油机平衡率是抽油机下冲程对应的电动机最大输入电流与抽油机上冲程对应的电动机最大输入电流之比。

1.2 抽油机平衡率的计算公式

式中： B 为平衡率； I上、 I下分别为驴头上、下冲程时所测得电流。

2 自动平衡装置的技术原理

2.1 原理

游梁式抽油机自动平衡装置在设计中，运用天平原理与游梁式抽油机的杠杆原理相结合，在游梁尾部增设了钟摆式自动平衡装置。当抽油机运行时，自动平衡装置的平衡锤受地心引力及惯性力影响，随着抽油机游梁上、下运动而前、后自由摆动，加深抽油机的平衡，从而降低了抽油机主电动机启动和运行功率，达到高效节能的目的，自动平衡装置结构见图1。

图1 自动平衡装置结构示意图

2.2 主要功能

根据游梁式抽油机运行平衡度要求，自动平衡装置设计有两种功能：

1）自由摆动。当游梁式抽油机运行平衡度在80%~100%之间时，平衡锤受地心引力及惯性力影响，随着抽油机游梁上、下运动而前、后自由摆动，加深抽油机的平衡。

表1 自动平衡装置安装后效果

2）定置摆动。当游梁式抽油机运行平衡度小于80%时，通过平衡装置的控制系统，摇控调整平衡锤角度，使抽油机运行平衡度达到80%以上；当游梁式抽油机运行平衡度大于100%时，通过平衡装置的控制系统，摇控调整平衡锤角度，使抽油机运行平衡度达到100%以下。

用定置摆动功能可降低抽油机曲柄平衡块调整难度，改为遥控调整平衡度，降低了工人调整平衡度的劳动强度，提高作业安全及工作效率，实现了节能降耗的目的。

2.3 应用注意事项

1）严禁靠近运动平衡锤，对于影响运转及安全的闲置物品移至远处。

2）电器原件和电缆应有保护措施，防止日晒、雨淋、碰伤，并装好接地线，以防止电气事故。

3）抽油机维修时，如换中、尾轴等操作，先切断进线电源，拔下电缆插头。自动平衡装置在不通电的情况下，平衡锤是制动状态，即平衡锤是不动的。

3 自动平衡装置的应用效果及经济效益

3.1 应用效果

2012年我矿在采油三队、采油四队20口井上安装自动平衡装置，通过安装前后测试数据对比，系统效率平均提高6.19%，平均日节电44.43kW h，综合节电率为14.92%，见表1。

3.2 经济效益

游梁式抽油机应用自动平衡装置后，应用前平均日耗电297.75 kW h，应用后平均日耗电量为253.32 kW h，单井月节电量为1377 kW h，电费为0.64元/kW h计算，节约费用为881.82元。

一台抽油机自动平衡装置的费用为5.8万元，投资回收期为66个月。

4 几点认识

1）应用抽油机自动平衡装置后，节能效果明显，平均综合节电率为14.92%，日平均单井节电44.43kW h，平均单井提高系统效率6.19%。

2）从单井效果表可以看出，虽然该技术平均单井节电效果较好，但是，由于井况的不同，有的节电多达115.15 kW h/d，有的只有10.97kW h/d。这主要由该井负载状况和节能潜力状况决定，已经没有潜力的井效果相对要差一些。因此，在现场运用过程中，要针对不同的井况来实施。

3）通过对在采油二矿应用的下偏杠铃和抽油机自动平衡装置的现场应用情况跟踪、能耗测试及综合效益评价，认为抽油机自动平衡装置与下偏杠铃改造技术相比较，具有节电率高，回收期短的优点。

[1]王翠.抽油机合理平衡率的再认识[J].油气田地面工程.2010,29(7):30-31.