超越離合器在游梁抽油機上的應(yīng)用研究

摘要：曲柄平衡抽油機的平衡力矩與抽油機懸點栽荷形成的力矩不能很好匹配，曲柄軸出現(xiàn)負(fù)扭矩，致使電機負(fù)荷波動很大，耗能過高。在電機輸出軸上加裝超越離合器是一種對抽油機平衡進行改造的新技術(shù)，一方面可以避免抽油機反拖電機發(fā)電，另一方面使抽油機能脫開電機的阻力而加速運行，從而實現(xiàn)提高系統(tǒng)效率和增產(chǎn)的作用。
關(guān)鍵詞：抽油機；超越離合器；系統(tǒng)效率；l效果
1 超越離合器的工作原理
國內(nèi)外各油田用的游梁式抽油機多數(shù)采用曲柄平衡方式，曲柄平衡裝置所產(chǎn)生的平衡力矩是按固定的正弦曲線規(guī)律變化的，與抽油機懸點載荷形成的力矩不能很好配合，不能有效平衡，致使抽油機的電機負(fù)荷波動很大，耗能過高。現(xiàn)場測試表明，盡管抽油機達到最佳平衡，曲柄軸仍然有負(fù)扭矩存在，這時抽油機帶動電動機發(fā)電，發(fā)出的電消耗在電網(wǎng)中，造成用電系統(tǒng)的附加能量損耗，這是導(dǎo)致常規(guī)抽油機能耗高的原因之一[1-3]。
為提高抽油機系統(tǒng)效率，國內(nèi)外研制了多種新型節(jié)能抽油機，如雙驢頭抽油機，調(diào)徑變矩抽油機，二次平衡抽油機和曲柄動態(tài)平衡抽油機等，這些抽油機在運動學(xué)與動力學(xué)上比常規(guī)抽油機有所改進，使曲柄軸凈扭矩波動變小，峰值降低，達到了節(jié)能效果，但是電機發(fā)電問題依然沒有得到徹底解決。在電機軸上安裝超越離合器，能夠完全杜絕抽油機電機的發(fā)電現(xiàn)象，從而實現(xiàn)提高系統(tǒng)效率和增產(chǎn)的用。
在抽油機的電機小皮帶輪上安裝超越離合器，抽油機在曲柄的轉(zhuǎn)速超過電機傳遞的轉(zhuǎn)速時，電機驅(qū)動部分便與曲柄等從動部分之間自動地脫開；當(dāng)從動部分的轉(zhuǎn)速低于電機轉(zhuǎn)速時，離合器又無沖擊地嚙合連接。脫開時，機電系統(tǒng)形成瞬間脫離（電機空載），曲柄、平衡塊與抽油桿柱發(fā)生短暫超越（或加快），抽油桿柱的剛性增強，井下各種彈性沖擊得以抑制或減緩。
2 加裝超越離合器的抽油機井應(yīng)用效果分析
2．1 抽油機平衡得到改善
在對抽油機井管理中，一般認(rèn)為上下沖程電流的最大值之比在8O ～120 之間就是平衡的。現(xiàn)場應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，許多平衡很好的井在安裝超越離合器以后出現(xiàn)了大幅度超越現(xiàn)象，說明以前調(diào)整的平衡塊位置是不合適的，用上下沖程電流的最大值之比來判斷平衡是不可靠的。
抽油機在調(diào)整平衡塊后，可以將系統(tǒng)平衡維持一段時間，但隨著時間的推移，復(fù)雜的井下運動條件又會引起荷載的變化，導(dǎo)致抽油機再度不平衡。所以說，抽油機在絕大多數(shù)時間內(nèi)是處于不平衡的狀態(tài)。抽油機安裝超越離合器后，可以根據(jù)曲柄角速度變化直觀觀察出抽油機平衡狀態(tài)，避免了電流法判斷抽油機平衡的缺陷。
2．2 柱塞沖程等數(shù)據(jù)對比
2005年對河南油田的一些抽油機安裝超越離合器前后的示功圖對比，發(fā)現(xiàn)一個共同的現(xiàn)象（表1）：①加載段和卸載段變陡，沖程損失減少，示功圖圖形飽滿；② 固定凡爾開啟后的上行段載荷波動減緩、趨于平直。說明上下行程的凡爾啟閉滯后現(xiàn)象有所改善，柱塞與光桿運行同步性趨好，泵效提高；上行段的震蕩載荷被有效削減，桿柱運行的平穩(wěn)性增強。

2．3 產(chǎn)液量及泵效對比
四口井安裝離合器后實際產(chǎn)液量、產(chǎn)油量都有提高，T6—155實際液量和油量幾乎翻倍，并且是安裝第二天就開始明顯變化，T6—135井7月7日實際產(chǎn)液量已經(jīng)超過4Om³。各井報表數(shù)據(jù)對比參見表2。從對比結(jié)果看，4口井安裝后不同程度地增液、增油，說明離合器的確具有增液增油的功效。

3 節(jié)電率與系統(tǒng)效率對比分析
分別在2005年6月14日和7月6日對4口安裝超越離合器的油井進行跟蹤監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)以及報表上的日產(chǎn)液量、動液面等數(shù)據(jù)對噸液百米有功耗電量、綜合節(jié)電率和系統(tǒng)效率、系統(tǒng)效率提高等主要考核參數(shù)進行計算。
計算結(jié)果是：4口井對比綜合節(jié)電率分別為6.72℅、8.15℅、25.7℅ 和36.57℅，平均綜合節(jié)電率l9．28℅。
根據(jù)實際監(jiān)測到的能效數(shù)據(jù)和報表上的日產(chǎn)液量、動液面、油套壓等，計算得到4口井平均系統(tǒng)效率提高5．54％。對此，我們依據(jù)SY／T5226—1996《機械采油井系統(tǒng)效率測試方法》簡要分析如下：
在含水率幾乎不變時，單井系統(tǒng)效率與產(chǎn)液量、有效揚程成正比，而有效揚程又與動液面、油套壓的差值又成正的線性關(guān)系。在近期沒有地質(zhì)措施和臨井工作制度變化時，動液面不會有太大的波動，而4口井的油套壓差值分別增加了0.2、0.3、0.4和0.5MPa，因此，4口井日產(chǎn)液量都應(yīng)該有不同程度增加。
如此看來，超越離合器動態(tài)平衡技術(shù)不同于其它單一的節(jié)能技措，如何選取動液面和產(chǎn)液量是考核節(jié)能和系統(tǒng)效率的指標(biāo)計算中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。
4 結(jié)論
（1）游梁抽油安裝超越離合器后，避免了電機發(fā)電現(xiàn)象，消除了電機的阻力，曲柄平衡塊可以更好地起到蓄能作用。試驗的4口井平均節(jié)電l9℅，達到了節(jié)能的目的。
（2）游梁抽油機安裝超越離合器后，產(chǎn)液量增加，泵效提高。
（3）游梁抽油機安裝超越離合器后，可以更直觀地判斷平衡情況。
參考文獻
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