综合测试诊断抽油机电机皮带工况及寿命的方法与流程

本发明涉及抽油机设备技术领域，具体涉及综合测试诊断抽油机电机皮带工况及寿命的方法。

背景技术：

国际能源供需关系日趋紧张，能源消耗逐年增大，急需研究安全、节能、环保低成本油气田煤田举升配套方法。目前世界上有2-3百万口抽油井。游梁式抽油机占人工举升油井的75％以上。这些抽油机绝大多数用电动机和皮带传递能量。为保护抽油机长期工作安全，设计电机皮带为抽油系统优先损坏点和易损件，以免抽油系统万一出现问题电机皮带优先破坏保护抽油系统；电机工作在野外，皮带工作一段时间或雨季易松动打滑；皮带一旦打滑很容易磨断。皮带突然磨断不仅影响油田产量，有时容易造成重大事故，将会给油田带来较大的经济损失。随着油田物联网大数据的发展和在油田的应用，现场巡检人员逐渐减少，人工巡检频率降低，电机皮带打滑和磨断前的发现概率降低，电机皮带断后停机的概率提高，对油田生产影响也越来越大。另外，既是加强人工野外巡逻，在技术上靠人眼直接观察难以早期发现，只能在打滑较严重时才能发现；靠人工野外巡逻难以及时发现，特别是晚上、雨季、雪天更难以发现。一旦打滑出现，皮带将会磨损加剧，影响油井产量和效率和大福度减少皮带工作寿命。为此发明一种通过分别、依次接续测试几组敏感性参数放大，再经过计算分析、流程通过判定的方法，可及时发现抽油机电机皮带松动打滑的方法意义重大。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种综合测试诊断抽油机电机皮带工况及寿命的方法，它通过数字油田抽油机电参数在线测试，实现及时、早期、准确判断，减少对油井生产影响的问题。

本发明采用的技术方案为：综合测试诊断抽油机电机皮带工况及寿命的方法，包括电控箱、电机、皮带、减速箱、曲柄、连杆、游梁和驴头、底座和支架，底座一端设有电控箱，底座上设有支架，支架上安装游梁，游梁一端通过连杆与曲柄中部铰接，曲柄一端与减速箱连接，减速箱通过皮带与电机连接，所述的游梁另一端与驴头连接，驴头通过悬绳器与光杆连接。

使用步骤如下：

1)发现苗头，即数据在线采集，通过抽油机井场电控箱采集电机的电流，采集一个抽油往复冲程至少一百个连续数值、采集一个抽油冲程所需的时间即冲次和测取抽油机井示工图，同时测取油井产液量、综合含水和动液面数值，并将这些数据定期传回服务器和软件平台；

2)对步骤1)中的数值进行汇总分析，将上下冲程峰值电流、有功功率、产液、动液面、功图泵效和抽油冲次参数绘制成电机的皮带打滑分析数值表；

3)对步骤2)中的数值表进行判断和分析，依据电机的皮带打滑，即电流、有功功率峰值平均值以及产液泵口压力比值下降，实际泵效与功图泵效比值下降，判断冲次下降越严重，且打滑越严重，变化幅度越大；

4)对皮带进行打滑处理，根据电机的皮带打滑的程度可提前采取措施，应在皮带轻微打滑或有打滑趋势时就应调整皮带松紧程度，避免皮带打滑严重现象的出现；

5)对皮带调整多次发现调整周期越来越短时更换皮带。

将步骤1)在线测试的一组敏感参数放大处理，发现皮带打滑迹象和苗头，即上、下冲程电流峰值是电机的皮带打滑的敏感数值，则上、下冲程电流峰值相加之和的平均值为敏感参数。

步骤3)中测取发现敏感抽油机上下冲程峰值电流平均值下降后，再测取上下冲程峰值功率平均值、实际泵效与功图泵效的比值、实际产液量与泵吸入口压力的比值也发现下降后，再经重复多次测取不敏感的抽油机冲次平均值，上述五组数值均出现下降则判断皮带松动打滑。

所述的五组数值中有一项数值变大或者变化幅度小，则不能判定皮带松动打滑。

本发明的有益效果是：本综合测试诊断抽油机电机皮带工况及寿命的方法在线可及时早期发现电机皮带的开始松动和打滑，可及时调整皮带松紧度：

1)减少由于皮带打滑影响抽油机正常工作，较严重时影响产量5-10％；

2)减少由于皮带断影响油井时率和出现事故带来的经济损失；

3)可延长皮带的有效寿命，提高油井管理水平和效益，如皮带出现打滑不及时调整松紧度很快会把皮带磨断。

附图说明：

图1是本发明诊断方法流程图；

图2是本发明抽油机能量传递流程图；

图3是本发明结构示意图。

具体实施方式：

参照各图，综合测试诊断抽油机电机皮带工况及寿命的方法，包括电控箱1、电机2、皮带3、减速箱4、曲柄5、连杆6、游梁7和驴头8、底座11和支架12，底座11一端设有电控箱1，底座11上设有支架12，支架12上安装游梁7，游梁7一端通过连杆6与曲柄5中部铰接，曲柄5一端与减速箱4连接，减速箱4通过皮带3与电机2连接，所述的游梁7另一端与驴头8连接，驴头8通过悬绳器9与光杆10连接。

使用步骤如下：

1)发现苗头，即数据在线采集，通过抽油机井场电控箱1采集电机2的电流，采集一个抽油往复冲程至少一百个连续数值、采集一个抽油冲程所需的时间即冲次和测取抽油机井示工图，同时测取油井产液量、综合含水和动液面数值，并将这些数据定期传回服务器和软件平台；

2)对步骤1)中的数值进行汇总分析，将上下冲程峰值电流、有功功率、产液、动液面、功图泵效和抽油冲次参数绘制成电机2的皮带3打滑分析数值表；

3)对步骤2)中的数值表进行判断和分析，依据电机2的皮带3打滑，即电流、有功功率峰值平均值以及产液泵口压力比值下降，实际泵效与功图泵效比值下降，判断冲次下降越严重，且打滑越严重，变化幅度越大；

4)对皮带3进行打滑处理，根据电机2的皮带3打滑的程度可提前采取措施，应在皮带3轻微打滑或有打滑趋势时就应调整皮带3松紧程度，避免皮带打滑严重现象的出现；

5)对皮带3调整多次发现调整周期越来越短时更换皮带3。

将步骤1)在线测试的一组敏感参数放大处理，发现皮带3打滑迹象和苗头，即上、下冲程电流峰值是电机2的皮带3打滑的敏感数值，则上、下冲程电流峰值相加之和的平均值为敏感参数。步骤3)中测取发现敏感抽油机上下冲程峰值电流平均值下降后，再测取上下冲程峰值功率平均值、实际泵效与功图泵效的比值、实际产液量与泵吸入口压力的比值也发现下降后，再经重复多次测取不敏感的抽油机冲次平均值，上述五组数值均出现下降则判断皮带3松动打滑。所述的五组数值中有一项数值变大或者变化幅度小，则不能判定皮带3松动打滑。

本方法是通过测试一组敏感性参数再次放大处理后发现目标迹象和苗头后，再经测试三组敏感参数再次放大判定和一组不敏感参数重复多次测取平均值放大处理，进行流程通过判定电机皮带工况及延长皮带寿命改善抽油工况的方法；通过常规的电流电压传感器或钳形电流表，测取抽油机上下冲程峰值电流计算平均值；抽油机上下冲程峰值用功率计算平均值；抽油机实际泵效与示功图泵效比值、抽油机冲次等参数，进行流程通过分析可判断电机皮带是否松动和打滑及是否磨断。

上下冲程峰值功率平均值即上下冲程有功功率峰值平均值，选用有功功率是考虑到电流峰值一旦三相电流不平衡、电压波动和有功功率出现负值时导致判断误差，有功功率计算准确度更高，同样油井常出现的问题也不会导致上下冲程有功功率同时下降的现象，敏感性放大同电机电流。

实际泵效与功图泵效的比值，在电机2的皮带3打滑时分别下降和上升，把下降的实际泵效比上升的功图泵效，使比值进一步缩小和下降变化率加大；同样有很少原因如动液面上升、下降、泵磨、卡、杆脱和磨能使分子缩小和分母变大同时出现。

油井实际产液量与泵吸入口压力的比值，在电机2的皮带3打滑时分别下降和上升，把下降的实际产液量比上升的泵吸入口压力，使比值进一步缩小和下降变化率加大；同样有很少原因如动液面上升、下降、泵磨、卡、杆脱和磨能使分子缩小和分母变大同时出现。

上下冲程有功功率峰值平均值、实际泵效与功图泵效的比值和油井实际产液量与泵吸入口压力的比值，三组敏感放大数据同时下降或符合电机2打滑的变化规律可进一步证明皮带3打滑的可信程度，出现错误的概率应小0.1％以下。

抽油机冲次属不敏感参数，可通过重复多次测试，平均值计算处理，消除偶然及系统误差，如果同样再次算出下降的结果，也就是判断程序的最后一环通过，即系统流程判断全部通过，可以断定电机2的皮带3打滑。

上述流程中如有一项数值变大或变小值不明显，则不能定为打滑或应对系统数据重新核实。

实施例一

对2-3-56油井进行测试，测试参数进行流程对比，对比分析表如下：

表1

从表1可知，1)苗头发现，上、下冲程峰值电流逐渐变小和同时下降；平均值趋势下降，下降的最大幅度是皮带磨断后，上下电流相等恒定，不在随时间发生变化，数值等于名牌功率的三分之一左右，特别峰值电流对皮带打滑比较敏感，由此可初步判断电机皮带打滑，可以进行下一步有功功率程序判断；

2)上、下冲程峰值有功功率逐渐变小和同时下降；平均值趋势下降，下降的最大幅度是皮带磨断后，上下有功功率相等恒定，不在随时间发生变化，数值等于名牌功率的四分之一以下，特别峰值有功功率对皮带打滑比较敏感，由此可初步判断电机皮带打滑，可以进行下一步无因次泵效程序判断；

3)示工图解释泵效或充满程度有所上升，主要原因是液面上升，充满程度提高。真实泵效高而产液下降的主要原因是实际有效冲次下降导致皮带打滑后的实际理论排量降低。实际计算泵效逐渐变小、功图泵效唯有上升，实际泵效与功图泵效比值明显变小，下降的最大幅度是皮带磨断后，实际泵效趋于零，功图泵效无法测取。不在随时间发生变化，由此可判断电机皮带打滑，可以进行下一步实际排量与泵口压力比值程序判断；

4)随着油井打滑程度的加重，油井产液量逐渐减少和泵吸入口压力逐渐上升，当皮带被磨断后，油井产液大幅度下降，动液面大幅度上升，逐渐接近到抽油机停电的水平。实际排量逐渐变小、泵吸入口压力唯有上升，实际排量与泵吸入口压力比值明显变小，下降的最大幅度是皮带磨断后，实际排量趋于零，泵吸入口压力不断上升到最后。不在随时间发生变化，由此可判断电机皮带打滑，可以进行下一步冲次程序判断；

5)抽油冲次逐渐变小，最后变到零值，冲次可定量判断其打滑程度；表1中的五组数据值是判断和确定抽油机电机皮带松动、打滑和磨断的全流程数据，流程判断全部通过；

6)有时油井综合含水也会随之变化，主要原因是油井动液面变化导致油层流压变化所致，是否变化和变化规律取决于储层多层含水层间分布所致。

实施例二

对3-2-59油井进行测试，测试参数进行流程对比，对比分析表如下：

表2

从表可知，确定6月10日开始打滑；6月25日中度打滑降；6月30日严重打滑。调整松紧度后，正常工作到10月2日磨断。

发现电机皮带松动打滑后，可通过调整电机皮带松紧程度恢复电机皮带正常工作；调整正常后随着工作时间延长和皮带疲劳加重，还会监测出再次出现打滑后，可再次调整皮带松紧度；依次往复打滑调整、打滑调整，直到调整周期太短影响油田正常生产时，在皮带被磨断前更换新的电机皮带，避免突然磨断带来的影响和损失。

综上所述，本综合测试诊断抽油机电机皮带工况及寿命的方法在线可及时早期发现电机皮带的开始松动和打滑，可及时调整皮带松紧度，减少由于皮带打滑影响抽油机正常工作，较严重时影响产量5-10％；减少由于皮带断影响油井时率和出现事故带来的经济损失；可延长皮带的有效寿命，提高油井管理水平和效益，如皮带出现打滑不及时调整松紧度很快会把皮带磨断。