游梁式抽油机二次平衡节能技术在孤岛油田的应用

　　游梁式抽油机二次平衡节能技术在孤岛油田的应用周正友，李清振，曹新华，刘吉明，王明川（胜利油田有限公司孤岛采油厂，山东东营257231）[摘要]许多稠油井、注聚井游梁式抽油机因为油稠、负荷重，采用目前的曲柄平衡存在平衡不足（四块平衡均调到头） ，且其效果差，平衡率低，耗能增加。游梁式抽油机游梁复合平衡技术就是针对这一目标而进行的一种高耗井的节能装置，能改善游梁式抽油机的平衡效果，显著改善抽油机连杆和曲柄销的受力情况，提高抽油机的运行效率，改变减速器扭矩，降低电动机运行的均方根电流既能达到提高平衡率的目的，又有明显的节能效果。

　　目前，各油田都在想方设法从技术上、管理上采取措施以达到降低采油能耗、降低原油成本的目的。游梁式抽油机游梁复合平衡技术就是针对这一目标而进行的。游梁式抽油机二次平衡技术是刚起步、有发展前途的一项节能技术，该技术可以改善游梁式抽油机的平衡效果，显著改善抽油机连杆和曲柄销的受力情况，提高抽油机的运行效率，提高抽油机的可靠运行时间。笔者就此作如下探讨。

　　1节能技术原理该技术的核心是变矩原理（与双驴头抽油机、偏轮式抽油机、调径变矩抽油机等许多新型的节能抽油机的基本原理相同）。

　　在抽油机工作时，游梁的摆动使下偏杠铃装置的运动轨迹形成一段圆弧，当其质心处于水平位置时，重力矩最大当其质心处于垂直位置附近时，重力矩最小，随着抽油机游梁的摆动而产生连续的力矩变化。在实际应用中，选取不同的偏置角、偏置重质心半径和偏置配重量，可以形成不同的平衡力矩曲线，偏置平衡力矩与曲柄平衡系统形成的平衡力矩按适当比例叠加后产生复合平衡，以满足抽油机在不同井况下抽油过程中负载力矩变化的需求。

　　2二次平衡改造方案的设计2 1数学模型的建立1）目标函数在选择目标函数时以动力性能指标、能耗指标等为主，综合考虑到各项指标对抽油机工作性能的影响程度，选用以能耗小、重量轻、综合性能指标好为目标函数，包括：减速器输出轴均方根功率P直接反映了抽油机工作时的能耗减速器峰值扭矩M减速器最大负扭矩 M杆最大受力R降低连杆最大受力R游梁支承的最大水平分力R交变载荷系数C 2）设计变量对于含有游梁复合平衡装置的新型游梁式抽油机的设计，选设计变量为：式中， R为曲柄半径， m P为连杆长， m C为游梁后臂长， m I为游梁支承中心至减速器输出轴中心的垂直距离， m H　G为游梁支承中心至减速器输出轴中心的垂直距离， m M为曲柄平衡扭矩， kN m为曲柄平衡重偏置角， （ ）　G为游梁平衡重， kN L为游梁平衡重重心到游梁支承中心的距离， m为一游梁石油天然气学报（江汉石油学院学报）平衡重偏置角， （ ）。

　　对现有的游粱式抽油机进行游梁复合乎衡改造，则优化设计的设计变量选：3）约束条件保证加上的游梁平衡重不与减速箱、横梁、支架等结构发生干涉，且便于在现场安装使用。对于含有游梁复合平衡装置的新型抽油机设计，选约束条件为：具有曲柄的条件： K　C P R.极位夹角：对于常规机，取0 4 对于异相机，取8 150.游梁摆角：为了限制抽油机的尺寸和重量，同时考虑到抽油机的动力性能，取50 60.游梁上下摆角差：为保持驴头的相对对称性，取 10 10.曲柄平衡重偏置角：对于常规机，取= 0 对于异相机，为了保证加工条件，取为 8 8.游梁抽油机以当量扭矩匹配减速器： M额定。游梁复合平衡部分与游梁、横梁、连杆、减速箱的干涉条件。游梁复合平衡部分的装配条件。其他共计60余个约束条件。

　　2 2寻优算法在设计算法当中，现场运用了直接求非劣解的概念，借用枚举和直接方法进行寻优。根据各目标函数的重要程度及变化程度，采用的原则是：减速器输出轴均方根功率P要小。减速器峰值扭矩、减速器最大负扭矩ㄏMㄏ要低。连杆最大受力R、游梁支承最大水平分力R要适当。

　　综合性能差不多的，选择尺寸、重量较小的设计方案。

　　2 3优化结果分析利用上述方法和优化设计程序，进行游梁复合平衡改造的优化设计，其结果。

　　参数与指标改造方案原方案下降率/ 改造方案原方案下降率/ 平衡参数动力性指标从表1可以看出，按照抽油机各方面性能指标综合比较，进行游梁二次平衡的改造，具有明显的经济效益。

　　为了能够更好地推广应用该技术，在孤五区503队GDX9 1井兰石8型抽油机上进行了首台试验，并对改造前后的有关数据进行了测试和跟踪记录。

　　改造前后的数据列对比：平衡度由原来81 67提高到目前97 8 ，有功功率由原来的13 325kW降低到10 49kW，则相应的日节电=有功功率= 67 7kW h，年节约费用=日节电[编辑]苏开科周正友等：游梁式抽油机二次平衡节能技术在孤岛油田的应用