一种抽油机井运行平衡的调整方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种抽油机井运行平衡的调整方法，设及到油田抽油机井测量技术领 域，属于油田采油技术领域。
【背景技术】
[0002] 如果抽油机没有平衡装置，当电动机带动抽油机运转时，由于上、下冲程中悬点载 荷极不均衡，满足上冲程载荷的电动机，在下冲程中将做负功，从而造成抽油机在上下冲程 中受力极不平衡。其后果是；严重降低电动机的效率和寿命；使抽油机发生激烈振动；会破 坏曲柄旋转速度的均匀性，恶化抽油杆和累的工作条件。因此抽油机必须采用平衡装置。
[0003] 多年W来，油田抽油机井平衡调整测量，大致有S种方法：
[0004] 电流法；在抽油机上下冲程中，电动机的最大工作电流相等；
[0005] 功率法：指上、下冲程电动机的平均输入功率相等；
[0006] 依据"上、下冲程电动机做功相等"的平衡率计算方法，该才是我们所说的"功率 法"。在一个冲程周期测试记录了 N组数据，对于曲柄平衡方式从曲柄位于"12点钟位置" 开始，对于游梁平衡方式从悬点位于下死点开始，前N/2组输入功率值的平均就是抽油机 上冲程平均功率，后N/2组输入功率值的平均就是下冲程平均功率。
[0007] 扭矩法：悬点上下冲程中减速箱曲柄轴峰值扭矩相等。
[000引 1)、若上冲程中最大工作电流（或平均功率，或减速箱曲柄轴峰值扭矩）大于下冲 程中最大工作电流（或平均功率，或减速箱曲柄轴峰值扭矩），表示抽油机平衡不够，需要 加大平衡重的数量或加大曲柄平衡重的平衡半径；
[0009] 2)、若上冲程中最大工作电流（或平均功率，或减速箱曲柄轴峰值扭矩）小于下冲 程中最大工作电流（或平均功率，或减速箱曲柄轴峰值扭矩），表示抽油机平衡重过大，即 属于过平衡，需要减少平衡重的数量或减小曲柄平衡重的平衡半径；
[0010] 现场多数采用电流法进行，测量上冲程与下冲程最大电流作为平衡调整判断，但 测试误差相对比较大；功率法在实际应用中比较准确，测试比较方便，但现场很难提供曲柄 平衡块重量及相应半径数据；扭矩法测试比较准确，没有前两种方法应用方便，现场很难实 现测试。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是提供一种抽油机井运行平衡的调整方法，W实现现场抽油机井平 衡调整方便实用性测量，本发明采用同一抽油机井测试中完善好所需的工况参量，建立工 况参量信息，测试中存储信息任意调取使用如；动液面或有功功率等，需要调整平衡块平衡 时与实测值比较，动液面变化量（工况变化在减速器输出轴形成变化量扭矩）与平衡块调 整量（平衡块调整在减速器输出轴形成扭矩）建立模型关系，给出一种实用方便抽油机井 运行平衡的调整方法。
[0012] 本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
[0013] 一种抽油机井运行平衡的调整方法，所述方法的实现过程为：
[0014] 步骤一、在抽油机正常工作过程中高速实时采集抽油机井的电参数，测量电机输 入端电参数；电流、电压、有功功率，数据采集速度大于或等于20次/秒，同时，确定抽油机 曲柄运行至对应抽油机井口悬点上死点的时刻W及下死点的时刻；
[0015] 步骤二、完成步骤一后，周期性分解处理抽油机井上、下冲程电参数有功功率，分 别获得连续多个冲次的上冲程有功功率平均值P上与下冲程有功功率平均值歹了、W及上下 冲程净扭矩叠加值PiT;
[0016] 为累加平均值，是根据正常运行状态下测量获得的连续多个冲次的上冲程净 扭矩Pi、下冲程净扭矩Pt周期性叠加后获得；
[0017] 步骤S、根据上下冲程净扭矩叠加值获得抽油机井的环空动液面HY ;
[0018] 步骤四、通过步骤二获得的上冲程有功功率平均值P上与下冲程有功功率平均值 户h判断平衡块是否需要移动调整及调整平衡块的移动方向；
[0019] 步骤五、根据步骤四的判断，如需要调整，则确定抽油机平衡块调整移动量，再根 据确定的抽油机平衡块调整移动量来调整抽油机的平衡块，从而实现抽油机的平衡调整。
[0020] 在步骤S中，获得环空动液面HY的具体过程为：
[0021] 在线连续实时进行环空动液面测量，环空动液面值为油管外径与套管内径之间采 油液面距地面的距离，含加速度影响动液面HYw的表达式为：
[0022] HY加=(rxp上下/ ^) /护P
[0023] 上式中；Y表示在冲次为N时抽油机井电机输入端至井口悬点的机械传动效率， 巧?称作扭矩因数或扭矩因子，Fp表示抽油机井的抽油柱塞的截面面积；
[0024] 考虑实测数据动液面加速度影响，求得消除加速度影响的环空动液面HY如下： [002引 HY =狀加八1+3)，式中a为井口悬点加速度。
[0026] 在步骤四中，判断平衡块是否需要移动调整及调整平衡的移动方向的过程如下：
[0027] 平衡率定义；口M =:^xl()()% 或口W =^xl00%
[002引 npA-单井平衡率，％;当npA《80%时，则需要实施平衡调整，如果户..> ， 平衡块向外移W增大平衡块作用半径，如果Pt > P±，平衡块向里移W减小平衡块作用半 径；当n pa〉80%时，不需要实施平衡调整，维持现状，给出目前的平衡率数据。
[0029] 在步骤五中，确定抽油机平衡块调整移动量的过程如下：
[0030] A R = (HY-HY前）X A R]/皿， （1)
[003U 式（1)中；针对具体抽油机井参量有记忆调取功能，狀^为不需要调平衡时环空动 液面值；HY为需要调平衡时实测环空动液面值；HH为累卦，即井下下累距地面的距离；A尺2 为抽油机平衡块调整量最大移动量；式（1)为用动液面变化量建立平衡块移动调整量模 型；
[0032] 或利用式（2)确定抽油机平衡块调整移动量A R，即将式（1)中所述动液面值利用 相应输入端有功功率替代，进行平衡块调整移动量A R计算；
[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表示与HY对应输入端上下冲程有功功率叠加值，
[0035] 表示与HYtt对应输入端上下冲程有功功率叠加值，
[0036] ?^了911表示与ffii对应输入端上下冲程有功功率叠加值；
[0037] 或将式（1)中所述动液面值利用净扭矩叠加值替代，从而确定抽油机平衡块 调整移动量A R ;
[003引在现场平衡块当前位置基础上加或减A R进行调整平衡块，现场测试后即可进行 抽油机的平衡调整。
[0039] 所述A R2的获得过程为：
[0040] 假设需要调整实测动液面与不需要调整时动液面变化量为累卦皿时，抽油机平 衡块调整量为最大移动调整量A R2为计算过程如下：
[0041] 由相当于累挂/2动液面变化量转换至减速器输出轴扭矩 M4=W X 77^ X/,, XIIM / 2，计算得到M4 ;根据现场抽油机机型确定尿、fp，再根据平衡块 移动量形成的扭矩变化量与动液面变化量形成的扭矩建立关系：
[0042] 有 W1XAR2=M4，
[0043] 由公式W1X AW2=wx77^X./;, XMII/2计算出AR2;
[0044] 式中；Wi表示调平衡前平衡块总重量，fp表示抽油机柱塞面积，n表示井口悬点至 抽油机减速器输出轴的机械传动效率。
[0045] 在步骤五中，确定抽油机平衡块调整移动量的方式为采用现场无需提供平衡块重 量工况参数的方法；现场抽油机调过平衡再启机运行后，1小时?8小时达到供排平衡，然 后进行后续测量，前后两次测量进行数据参量修正，实现修正后准确测量；将具体单井实测 数据与历史存储数据结合，上下冲程单位有功功率变化量对应平衡块移动调整量，并用实 测数据进行修正，从而得到抽油机平衡块调整移动量，
[0046] 其具体过程如下：
[0047] 步骤（1)、输入机型井号即可调取平衡块重量化。数据，则有上次测量时平衡块单 位
[0048] 有功功率调整量A R4。；
[0049] A R4〇= YX15/^(3t XN0XW1 0); 做
[0化0] 式中，Y为抽油机输入端至井口悬点的机械传动效率，
[0化1] NO为测量时上次抽油机冲次；
[0化2] 步骤（2)、经上次调平衡，抽油机再运行1小时?8小时W后，判断是否需要调平 衡，直至需要调平衡时测量输入端上冲程有功功率PiA。与下冲程有功功率Pt?。，则有当前 调整量A R0 ;
[005引 A R0 = A R4。（P上功。-P巧。）； （4)
[0054] 式中，PwA。为测量时净扭矩P ±对应电机输入端有功功率；
[005引 Ptia。为测量时净扭矩P T对应电机输入端有功功率；
[0056] 步骤（3)、后续再进行现场测试时，用现场实测数据及调取存储历史数据进行修 正：
[0化7] 如果上次平衡块调整后，抽油机工