一種抽油機井運行平衡的調(diào)整方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種抽油機井運行平衡的調(diào)整方法，設及到油田抽油機井測量技術領 域，屬于油田采油技術領域。
【背景技術】
[0002] 如果抽油機沒有平衡裝置，當電動機帶動抽油機運轉時，由于上、下沖程中懸點載 荷極不均衡，滿足上沖程載荷的電動機，在下沖程中將做負功，從而造成抽油機在上下沖程 中受力極不平衡。其后果是；嚴重降低電動機的效率和壽命；使抽油機發(fā)生激烈振動；會破 壞曲柄旋轉速度的均勻性，惡化抽油桿和累的工作條件。因此抽油機必須采用平衡裝置。
[0003] 多年W來，油田抽油機井平衡調(diào)整測量，大致有S種方法：
[0004] 電流法；在抽油機上下沖程中，電動機的最大工作電流相等；
[0005] 功率法：指上、下沖程電動機的平均輸入功率相等；
[0006] 依據(jù)"上、下沖程電動機做功相等"的平衡率計算方法，該才是我們所說的"功率 法"。在一個沖程周期測試記錄了 N組數(shù)據(jù)，對于曲柄平衡方式從曲柄位于"12點鐘位置" 開始，對于游梁平衡方式從懸點位于下死點開始，前N/2組輸入功率值的平均就是抽油機 上沖程平均功率，后N/2組輸入功率值的平均就是下沖程平均功率。
[0007] 扭矩法：懸點上下沖程中減速箱曲柄軸峰值扭矩相等。
[000引 1)、若上沖程中最大工作電流（或平均功率，或減速箱曲柄軸峰值扭矩）大于下沖 程中最大工作電流（或平均功率，或減速箱曲柄軸峰值扭矩），表示抽油機平衡不夠，需要 加大平衡重的數(shù)量或加大曲柄平衡重的平衡半徑；
[0009] 2)、若上沖程中最大工作電流（或平均功率，或減速箱曲柄軸峰值扭矩）小于下沖 程中最大工作電流（或平均功率，或減速箱曲柄軸峰值扭矩），表示抽油機平衡重過大，即 屬于過平衡，需要減少平衡重的數(shù)量或減小曲柄平衡重的平衡半徑；
[0010] 現(xiàn)場多數(shù)采用電流法進行，測量上沖程與下沖程最大電流作為平衡調(diào)整判斷，但 測試誤差相對比較大；功率法在實際應用中比較準確，測試比較方便，但現(xiàn)場很難提供曲柄 平衡塊重量及相應半徑數(shù)據(jù)；扭矩法測試比較準確，沒有前兩種方法應用方便，現(xiàn)場很難實 現(xiàn)測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是提供一種抽油機井運行平衡的調(diào)整方法，W實現(xiàn)現(xiàn)場抽油機井平 衡調(diào)整方便實用性測量，本發(fā)明采用同一抽油機井測試中完善好所需的工況參量，建立工 況參量信息，測試中存儲信息任意調(diào)取使用如；動液面或有功功率等，需要調(diào)整平衡塊平衡 時與實測值比較，動液面變化量（工況變化在減速器輸出軸形成變化量扭矩）與平衡塊調(diào) 整量（平衡塊調(diào)整在減速器輸出軸形成扭矩）建立模型關系，給出一種實用方便抽油機井 運行平衡的調(diào)整方法。
[0012] 本發(fā)明為解決上述技術問題采取的技術方案是：
[0013] 一種抽油機井運行平衡的調(diào)整方法，所述方法的實現(xiàn)過程為：
[0014] 步驟一、在抽油機正常工作過程中高速實時采集抽油機井的電參數(shù)，測量電機輸 入端電參數(shù)；電流、電壓、有功功率，數(shù)據(jù)采集速度大于或等于20次/秒，同時，確定抽油機 曲柄運行至對應抽油機井口懸點上死點的時刻W及下死點的時刻；
[0015] 步驟二、完成步驟一后，周期性分解處理抽油機井上、下沖程電參數(shù)有功功率，分 別獲得連續(xù)多個沖次的上沖程有功功率平均值P上與下沖程有功功率平均值歹了、W及上下 沖程凈扭矩疊加值PiT;
[0016] 為累加平均值，是根據(jù)正常運行狀態(tài)下測量獲得的連續(xù)多個沖次的上沖程凈 扭矩Pi、下沖程凈扭矩Pt周期性疊加后獲得；
[0017] 步驟S、根據(jù)上下沖程凈扭矩疊加值獲得抽油機井的環(huán)空動液面HY ;
[0018] 步驟四、通過步驟二獲得的上沖程有功功率平均值P上與下沖程有功功率平均值 戶h判斷平衡塊是否需要移動調(diào)整及調(diào)整平衡塊的移動方向；
[0019] 步驟五、根據(jù)步驟四的判斷，如需要調(diào)整，則確定抽油機平衡塊調(diào)整移動量，再根 據(jù)確定的抽油機平衡塊調(diào)整移動量來調(diào)整抽油機的平衡塊，從而實現(xiàn)抽油機的平衡調(diào)整。
[0020] 在步驟S中，獲得環(huán)空動液面HY的具體過程為：
[0021] 在線連續(xù)實時進行環(huán)空動液面測量，環(huán)空動液面值為油管外徑與套管內(nèi)徑之間采 油液面距地面的距離，含加速度影響動液面HYw的表達式為：
[0022] HY加=(rxp上下/ ^) /護P
[0023] 上式中；Y表示在沖次為N時抽油機井電機輸入端至井口懸點的機械傳動效率， 巧?稱作扭矩因數(shù)或扭矩因子，F(xiàn)p表示抽油機井的抽油柱塞的截面面積；
[0024] 考慮實測數(shù)據(jù)動液面加速度影響，求得消除加速度影響的環(huán)空動液面HY如下： [002引 HY =狀加八1+3)，式中a為井口懸點加速度。
[0026] 在步驟四中，判斷平衡塊是否需要移動調(diào)整及調(diào)整平衡的移動方向的過程如下：
[0027] 平衡率定義；口M =:^xl()()% 或口W =^xl00%
[002引 npA-單井平衡率，％;當npA《80%時，則需要實施平衡調(diào)整，如果戶..> ， 平衡塊向外移W增大平衡塊作用半徑，如果Pt > P±，平衡塊向里移W減小平衡塊作用半 徑；當n pa〉80%時，不需要實施平衡調(diào)整，維持現(xiàn)狀，給出目前的平衡率數(shù)據(jù)。
[0029] 在步驟五中，確定抽油機平衡塊調(diào)整移動量的過程如下：
[0030] A R = (HY-HY前）X A R]/皿， （1)
[003U 式（1)中；針對具體抽油機井參量有記憶調(diào)取功能，狀^為不需要調(diào)平衡時環(huán)空動 液面值；HY為需要調(diào)平衡時實測環(huán)空動液面值；HH為累卦，即井下下累距地面的距離；A尺2 為抽油機平衡塊調(diào)整量最大移動量；式（1)為用動液面變化量建立平衡塊移動調(diào)整量模 型；
[0032] 或利用式（2)確定抽油機平衡塊調(diào)整移動量A R，即將式（1)中所述動液面值利用 相應輸入端有功功率替代，進行平衡塊調(diào)整移動量A R計算；
[003引 A R = (P上下功肝-P上下前）X A Rs/P上巧皿；似
[0034] 式似中；P^rtHY表示與HY對應輸入端上下沖程有功功率疊加值，
[0035] 表示與HYtt對應輸入端上下沖程有功功率疊加值，
[0036] ?^了911表示與ffii對應輸入端上下沖程有功功率疊加值；
[0037] 或將式（1)中所述動液面值利用凈扭矩疊加值替代，從而確定抽油機平衡塊 調(diào)整移動量A R ;
[003引在現(xiàn)場平衡塊當前位置基礎上加或減A R進行調(diào)整平衡塊，現(xiàn)場測試后即可進行 抽油機的平衡調(diào)整。
[0039] 所述A R2的獲得過程為：
[0040] 假設需要調(diào)整實測動液面與不需要調(diào)整時動液面變化量為累卦皿時，抽油機平 衡塊調(diào)整量為最大移動調(diào)整量A R2為計算過程如下：
[0041] 由相當于累掛/2動液面變化量轉換至減速器輸出軸扭矩 M4=W X 77^ X/,, XIIM / 2，計算得到M4 ;根據(jù)現(xiàn)場抽油機機型確定尿、fp，再根據(jù)平衡塊 移動量形成的扭矩變化量與動液面變化量形成的扭矩建立關系：
[0042] 有 W1XAR2=M4，
[0043] 由公式W1X AW2=wx77^X./;, XMII/2計算出AR2;
[0044] 式中；Wi表示調(diào)平衡前平衡塊總重量，fp表示抽油機柱塞面積，n表示井口懸點至 抽油機減速器輸出軸的機械傳動效率。
[0045] 在步驟五中，確定抽油機平衡塊調(diào)整移動量的方式為采用現(xiàn)場無需提供平衡塊重 量工況參數(shù)的方法；現(xiàn)場抽油機調(diào)過平衡再啟機運行后，1小時?8小時達到供排平衡，然 后進行后續(xù)測量，前后兩次測量進行數(shù)據(jù)參量修正，實現(xiàn)修正后準確測量；將具體單井實測 數(shù)據(jù)與歷史存儲數(shù)據(jù)結合，上下沖程單位有功功率變化量對應平衡塊移動調(diào)整量，并用實 測數(shù)據(jù)進行修正，從而得到抽油機平衡塊調(diào)整移動量，
[0046] 其具體過程如下：
[0047] 步驟（1)、輸入機型井號即可調(diào)取平衡塊重量化。數(shù)據(jù)，則有上次測量時平衡塊單 位
[0048] 有功功率調(diào)整量A R4。；
[0049] A R4〇= YX15/^(3t XN0XW1 0); 做
[0化0] 式中，Y為抽油機輸入端至井口懸點的機械傳動效率，
[0化1] NO為測量時上次抽油機沖次；
[0化2] 步驟（2)、經(jīng)上次調(diào)平衡，抽油機再運行1小時?8小時W后，判斷是否需要調(diào)平 衡，直至需要調(diào)平衡時測量輸入端上沖程有功功率PiA。與下沖程有功功率Pt?。，則有當前 調(diào)整量A R0 ;
[005引 A R0 = A R4。（P上功。-P巧。）； （4)
[0054] 式中，PwA。為測量時凈扭矩P ±對應電機輸入端有功功率；
[005引 Ptia。為測量時凈扭矩P T對應電機輸入端有功功率；
[0056] 步驟（3)、后續(xù)再進行現(xiàn)場測試時，用現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)及調(diào)取存儲歷史數(shù)據(jù)進行修 正：
[0化7] 如果上次平衡塊調(diào)整后，抽油機工