抽油机功率法调平衡技术的重要性
应用抽油机平衡技术 提高系统性能
抽 油机平 衡是 靠改变 曲柄 上平 衡 的结构或 增加 蓝柄上 的平衡 装置 了实 现 平衡 ， 达 到减 少 减速箱 上 扭矩 目的 的 。 该主 要有 如 下方式 ：
１ ． １ 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 游梁 气动平衡 等等 ， 这些 技术 ， 由于 改变 了原 抽油机 基本 的平衡方 式， 严 格 的说 ， 不属 于 平衡 的范 围， 但 属于平 衡 技术 的改进 ， 这 里也作 简单 的评
劣， 直 接影 响抽 油机 的节能 、 寿命和 应用 方便程 度 。 由于采油 成本 的提 高 ， 采油 井深度 的增 加 ， 人们 对 降低能耗 ， 提 高 采油效 率和 降低抽 油机 连杆 中的拉力 ， 改善 曲 柄销 的工 作状 况 ， 提 高抽 油机 整机 的可靠 性 有 了更为 迫切 的要 求
化， 即所谓设计采用复合平衡技术的抽油机。
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 ，
选择合 理 的游梁 平衡重 量和 方位 ， 在游 粱上 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 降耗 ， 提 高整机 效 益和抽 油 机井 系统 效益 的 目的 。 该 技术 已经成 为 许多油 田关注 的技 术。 实验 表明 ： 不仅 在欠平衡 抽油机上 使用 该技术 可以取得 良好的 节能效果 ， 在 能够达 到 平衡 的抽 油机上 使用 ， 也有 明显 的效果 。
提高抽油机平衡度研究
抽油机平衡度的普查始于2009年下半年，2009年7月采油厂对
本工区35台抽油机系统效率进行检测，数据显示，平衡度不合格22 台（平衡度在80%～110%为合格），合格率37%。针对此次检测数
据工区对26台抽油机进行了调平，对所调平的抽油机使用钳形电流
表现场检测平衡度达到合格23台，不合格3台调整难度大。2009年 11月采油厂对本工区22台抽油机进行了系统效率测试，其中9台抽油
一、项目开展背景
了电动机在上冲程和下冲程给出的能量，如果平衡重或/和平衡方式
选得合适，不仅可以使电动机上冲程和下冲程给出的能量相等，并且 使曲柄轴扭矩变化很小，使电动机、减速箱的载荷均匀，改善系统的 工作状态，减少能耗，提高效率。在抽油机采油系统中，电动机和平 衡部分提高能效的潜力较大，是系统节能研究的主要方向。
2010年1月HIV-2型电流、电压传感器与功图同步测试电流平衡率统计表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 井号 WX4 WX3-41 WX7 WX3-516 WX3-307 WX3-416 WX3-66 WX3-517 WX3-528 WX3-617 WX3-328 WX3-318 WX3-338 WX3-319 WX3-348 WX3-81 WX3-72 WX3-79 WX3-509 WX3-311 WN1-1 WX3-79 WQ5 WX3-608 WX3-438 WX7-30 WX7-42 WX7-31 WX3-418 WX3-57 WX3-716 WX3-417 日期 2010-1-15 2010-1-15 2010-1-16 2010-1-16 2010-1-16 2010-1-16 2010-1-17 2010-1-17 2010-1-17 2010-1-17 2010-1-17 2010-1-17 2010-1-17 2010-1-17 2010-1-17 2010-1-18 2010-1-18 2010-1-18 2010-1-18 2010-1-25 2010-1-25 2010-1-25 2010-1-25 2010-1-25 2010-1-26 2010-1-27 2010-1-27 2010-1-27 2010-1-27 2010-1-27 2010-1-27 2010-1-28 最大载荷 最小载荷 冲程 77.85 86.83 76.84 87.53 88.75 94.2 95.16 80.09 65.73 72.98 75.79 3.16 61.43 82.93 91.66 79.04 89.91 71.63 78.87 76.5 72.48 71.28 71.91 77.91 82.18 61.23 84.22 76.93 77.11 78.96 79.39 82.8 49.56 61.22 51.03 51.22 52.08 42.83 51.22 46.47 52.64 45.35 54.94 0.25 56.72 54.53 55.61 74.5 60.37 42.77 54.62 54.68 50.88 45.71 39.09 47.61 52.23 46.86 51.11 52.78 53.41 35.81 52.19 44.7 5.04 6.03 4.06 4.78 4.77 6.04 4.83 4.93 3.67 6 4.96 6 6.04 4.81 3.65 4.98 4.97 4.8 4.81 4.96 4.94 4.8 4.79 5.96 6.05 4.8 4.81 4.22 4.78 6.05 4.79 4.96 冲次 4.29 2.04 3.95 3.64 3.31 4.6 3.66 4.77 4.01 3.95 4.76 3.68 4.02 5.45 4.04 3.64 4.68 4.02 3.63 3.85 3.91 4.01 3.97 3.69 4.57 4.04 3.66 3.91 3.97 5.03 3.59 4.77 上电流 (A) 28.3 41.2 15.8 35.8 53.6 73.9 97.5 52.7 16.7 56.1 21.7 47.1 46.2 22.6 38.3 35.2 45.2 17.3 27.4 23.8 29.6 17.5 43.9 37.1 44.6 22.8 20.8 9.6 40.7 58.5 33.8 29.3 下电流 (A) 35.4 39 31.2 42.2 54.9 90.4 98.8 38.5 12 37.2 19.8 59.3 45.5 22.7 25.2 21.3 35 48.7 22.8 23.6 30.7 34.6 31.8 51.9 60.4 23.3 30.8 25.5 25.4 81 88.4 58.9 合格率 电流平衡 率(%) 0.80 1.06 0.51 0.85 0.98 0.82 0.99 1.37 1.39 1.51 1.10 0.79 1.02 1.00 1.52 1.65 1.29 0.36 1.20 1.01 0.96 0.51 1.38 0.71 0.74 0.98 0.68 0.38 1.60 0.72 0.38 0.50 35%
第四节抽油机的平衡、扭矩与功率计算【精选】
游梁式抽油机的平衡一、抽油机平衡原理（一）抽油机不平衡的原因：抽油机在工作过程中悬点承受的是不对称的脉动载荷，上冲程载荷很大，下冲程载荷较小，这样就会造成上冲程电动机做功很大，下冲程电机做负功，即悬点拉着电机旋转。
因此也就会造成抽油机不平衡。
（二）抽油机不平衡的危害：抽油机运转不平衡，影响电机的工作效率，使电机的功率因数降低，加大电机的功率损耗，减小电机的寿命；抽油机运转不平衡会使抽油机发生振动，严重时会造成翻抽油机的恶性事故，影响抽油机的寿命。
因此抽油机必须利用平衡装置调节达到运转平衡。
（三）平衡原理 1．平衡原则及平衡条件 抽油机达到平衡的原则是：（1）电动机在上下冲程中做功相等； （2）上、下冲程中电机的电流峰值相等； （3）上、下冲程中的曲柄轴峰值扭矩相等。
抽油平衡原理，如图3-31所示：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w A ：,md d w A A A +=则得到电机在下冲程中做的功为：d w m d A A A -=式中 w A —— 下冲程中悬点载荷和电机对平衡系统做的功，即平衡系统储存的能量；d A —— 悬点在下冲程中做的功； md A —— 电机在下冲程中做的功。
在上冲程中平衡系统放出能量，帮助电机对悬点做功： m u w u A A A += 则得电机在上冲程中做的功为：W u m u A A A -= 式中 u A —— 悬点在上冲程中做的功；mu A —— 电机在上冲程中做的功。
根据第一条平衡原则： md mu A A = 即w u d w A A A A -=-可得到平衡系统在下冲程中应储存的能量为：2du w A A A +=（3-50） 上式说明抽油机的平衡条件为：平衡系统下冲程中储存的能量要等于悬点在上、下冲程中做功之和的一半。
2．平衡系统要达到平衡需要的平衡功当只考虑静载荷做功时，悬点在上冲程中做的功为：s W W A L r u )('+'=；下冲程做的功为：s W A r d '=。
抽油机功率法调平衡方法的研究
抽油机功率法调平衡方法的研究作者：唐守忠杜国栋王涛张峰丁利霞来源：《科教导刊·电子版》2018年第05期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。
然而，实际运用表明，电流平衡与抽油机平衡之间并没有绝对关系。
因此，利用电流测试法来检验抽油机的平衡在实际中存在缺陷。
为此，研究人员提出了利用功率法来调试平衡的新方法，以游梁式抽油机为研究对象，综合考虑各要素，来验证该方法的实用情况。
关键词功率平衡法游梁式抽油机1平衡原理和问题的提出目前，抽油机主要用于判断和调节平衡的方法是电流法，即根据电动机在上、下冲程中的电流峰值之比来判断抽油机是否达到平衡。
两个峰值小与大的比值被称为电流平衡度，平衡度在85%～115%区间为标准区间，即抽油机达到平衡状态。
若平衡度不再这个区间，就需要根据经验来调整平衡。
这种方法测试方便、设备简单，但在实际中却发现了问题。
首先，电流法不能判断负功引起的虚假平衡，而且调整平衡块是凭经验，不能一次性调整到位；同时，近年来变频智能控制技术在采油领域中愈发普及，而电流法配合这种技术使用时效果却很不理想，无法满足工作需要。
因此，调整抽油机平衡的方法急需改进。
目前，有一种利用功来判断平衡的方法，依据能量守恒定律，有人研究出了利用功率法来一次调整平衡到位的公式，并投入应用。
2研究方法抽油机的负荷在工作时是交变的，上冲程中，电动机需做较大功才能是驴头悬点上行，提起抽油杠杆和液柱，下冲程时靠自身重量就可下落，因此才需要调整抽油机的平衡，使电动机所做的功在上、下冲程相等。
功率法是根据能量守恒原理，把电动机在上、下冲程中所付出的电量和平衡块在曲柄上的位置建立函数关系，根据电量在两冲程的变化直接计算出平衡位置，实现一次调整到位。
这种方法是把平衡块看作一个整体，平衡块之外的其他参与做功的部分看作另一个整体。
它认为抽油机正常运行时，电动机对四连杆机构、液柱、抽油杠杆和变速箱等做工，平衡块位置变化导致电量重新分配，这几个部分在调整平衡前后，所做的功保持不变。
抽油机不平衡成因分析及治理配套措施
抽油机不平衡成因分析及治理配套措施摘要：抽油机是油田的主要举升设备，若其在不平衡状态下运行可导致能耗大幅度增加。
因此，抽油机调节平衡是节能降耗、延长设备使用寿命的一项重要技术措施。
文中介绍了抽油机不平衡原因，并进行了分析，介绍了油田常用平衡理论分析方法，给出了抽油机平衡的经验方法。
关键词; 抽油机，不平衡，因素，措施抽油机平衡效果不好使抽油机的能耗加大，致使采油成本提高。
另外还严重影响曲柄连杆机构、减速器及电动机的使用寿命，同时也降低了抽油杆柱的使用寿命。
保证抽油机平衡可以明显改善曲柄销和抽油机连杆受力状况，延长曲柄销的使用寿命，提高支架的稳定性，改善了减速箱的工作状况；提高抽油机的运行效率和可靠运行时间，大大降低生产成本。
1抽油机井不平衡原因当游梁式抽油机工作时，抽油机驴头悬点承受着交变载荷。
上冲程时，驴头悬点主要承受抽油杆柱和液柱的重量，在抽油机未进行平衡的条件下，电动机做有用功，使驴头上行。
下冲程时，驴头悬点只承受抽油杆柱在液体中的重量，需要克服液体浮力，这时电动机做负功，这就造成抽油机在上、下冲程中出现不平衡现象，我们把这种现象，即作功不相等称为抽油机的不平衡。
2抽油机不平衡影响因素分析影响抽油机不平衡的因素，主要从地面设备问题、井下工况问题两方面着手，先分析井下工况问题，排除完井下故障，再进行抽油机平衡调整。
结合现场实际分析认为主要有以下六个方面的影响因素:（1）由于地质条件和开采因素影响，导致油井液量、含水量、压力、动液面等资料发生变化，油井生产参数不匹配时就会产生抽油机不平衡，即使通过机械平衡调整达到平衡，但不能动态跟踪调整，运行过程中依然会产生不平衡，使抽油机的系统效率过低。
（2）油井结蜡严重，增加了液流阻力，液体摩擦引起摩擦载荷影响抽油设备的正常工作。
生产中采用井口套管加药，但由于存在加药制度不完善，加药周期执行不到位等因素，导致油井易结蜡、结垢，增加抽油机载荷。
（3）油井出砂使地面和井下设备磨蚀，砂卡，增加了抽油机上下冲程运行载荷，严重的甚至泵卡死，冲砂检泵维修工作量剧增。
抽油机井参数调整对系统效率的影响
抽油机井参数调整对系统效率的影响抽油机井是石油生产过程中不可或缺的设备之一，它的参数调整对系统效率起着至关重要的作用。
在石油行业中，通过对抽油机井参数的合理调整，可以有效提高系统的生产效率和运行稳定性，从而达到节能减排的效果。
本文将围绕抽油机井参数调整对系统效率的影响展开探讨。
抽油机井的参数调整对系统效率的影响主要体现在以下几个方面：1. 提高产量：通过调整抽油机的转速、泵径、泵深和抽油挂重等参数，可以有效提高产量。
合理的参数设置可以确保泵在最佳工作状态下运行，提高系统的生产能力。
对于不同类型的油井，需要根据井下情况和生产需求进行相应的参数调整，以达到最佳生产效果。
2. 降低能耗：抽油机井在生产过程中消耗大量的能源，合理的参数调整可以有效降低系统的能耗。
通过减小泵径、降低转速和调整泵深等手段，可以减少泵的阻力和能耗，提高能源利用率。
合理的参数调整还可以减少泵的损耗，延长设备的使用寿命，降低维护成本。
在实际生产中，抽油机井参数的调整需要综合考虑多方面因素，包括井下地层情况、油藏物性、生产需求、设备性能等。
针对不同类型的油井和不同的生产阶段，需要采取不同的参数调整策略，以实现最佳的生产效果。
针对新疆某油田的实际生产情况，在进行抽油机井参数调整时，需要重点考虑以下几个方面：2. 油藏物性：不同的油藏物性对抽油机的参数设置也有一定的影响。
稠油和稀油的抽油机参数设置会有所不同，需要根据油藏的物性特点进行相应的调整。
3. 设备性能：抽油机的转速、泵径、泵深和泵排量等参数，需要根据设备的性能特点来确定。
合理的参数设置可以提高设备的利用率，降低能耗和维护成本。
在实际操作中，需要综合考虑以上因素，并借助先进的生产管理系统和设备监控技术，对抽油机井进行全面的参数调整和优化。
通过对系统进行实时监控和数据分析，及时调整参数，动态跟踪井下情况，可以确保系统的最佳运行状态，实现高效生产。
实际生产中，新疆某油田通过对抽油机井参数进行科学调整，取得了明显的成效。
抽油机平衡及负载状况与电动机输入功率的关系
汇报人：
01
03
05
02
04
抽油机平衡原理：通过调整抽油机的平衡状态，使电动机输入功率达到最佳状态
平衡状态：抽油机在运行过程中，通过调整平衡状态，使电动机输入功率达到最佳 状态
电动机输入功率：电动机输入功率是抽油机平衡状态的重要指标，通过调整平衡状态， 可以使电动机输入功率达到最佳状态
抽油机的平衡和负 载状况会影响电动 机输入功率的消耗
研究结论对未来抽 油机设计和优化具 有重要意义
深入研究抽油机 平衡及负载状况 与电动机输入功 率的关系，为优 化抽油机设计提 供理论依据。
开展抽油机平衡 及负载状况与电 动机输入功率的 实验研究，验证 理论模型的准确 性。
研究抽油机平衡 及负载状况与电 动机输入功率的 优化方法，提高 抽油机的工作效 率。
负载波动：电动 机输入功率波动
负载不平衡：电 动机输入功率不
平衡
负载过载：电动 机输入功率过载
负载过轻：电动 机输入功率过轻
抽油机平衡：抽油机在运行过程中保持稳定，避免振动和摆动
负载状况：抽油机在运行过程中承受的载荷，包括重力、摩擦力等
平衡与负载状况的关系：抽油机平衡与负载状况密切相关，平衡越好，负载状况越稳定 电动机输入功率：电动机输入功率与抽油机平衡和负载状况有关，平衡和负载状况越好，电 动机输入功率越稳定
探索抽油机平衡 及负载状况与电 动机输入功率的 智能化控制方法， 实现抽油机的智 能化控制。
汇报人：
轻载状况：电动机输入功率较小，效率较高 满载状况：电动机输入功率较大，效率较低 过载状况：电动机输入功率过大，可能导致过热、损坏 空载状况：电动机输入功率最小，效率最低 负载变化：电动机输入功率随负载变化而变化，需要合理控制负载以
3.3 抽油机的平衡、扭矩与
当抽油机运转不平衡时，实际产生的有效平衡值可利用于云琦推导的公式计算：
I d Pmax I u Pmin Ce Iu Id
（三）计算最大扭矩的经验方法
苏联公式： M max 300s 0.236s( Pmax Pmin )
中国公式：M max 1800s 0.202s( Pmax Pmin ) 实践证明近似公式和苏联公式计算结果偏小， 而中国公式计算结果比较符合中国的油井情 况。
Nr 0.1136106 Qt l L(0.355 )K
四、抽油机井的系统效率 在抽油机井的生产中，要力求投入最小的成本，获得最 大的利益，这就要求抽油机井的系统效率要高。抽油机井的 系统效率是抽油机井做的有用功率与输入功率的比值，这个 值越高，抽油机井的效益越好。 （一）抽油机井的有用功率 有用功率或称有效功率，也称为水力功率NH, 是指在一定时 间内，将一定量的液体提升一定的距离所需要的功率：
实 际 上， 一 般 不 用 这 种 方 法
2．判断及计算平衡
（二）计算扭矩的近似方法 将悬点的运动简化为简谐运动如 图所示，对曲柄轴O′取力矩平衡得：
FP r sin M Wc r sin
对支架轴取力矩平衡得
： aP bFP
M a rP sin Wcr sin b
Wb c (Wr
l
2
) X uc
2．曲柄平衡方式计算 如图所示，曲柄平衡方式的平衡重装在曲柄上，适用于大型抽油
机。
在下冲程中，曲柄平衡重 Wcb 上升的高度为2R，曲柄自重 Wc 上升的高度为 2 Rc ，抽油机本身不平衡值 X ub 上升的高度 为 2 r ，则平衡系统在下冲程中储存的能量，或实际产生的平 衡功为： Aw 2RWcb 2RcWc 2rX ub