抽油机调平衡计算模型(2)

游梁式抽油机井效率分析与平衡优化软件的功能规划和计算模型

一、软件实现的功能

（1）示功图、电流、功率等数据的采集，电参数等曲线的实时显示；

（2）抽油机井系统效率计算分析；

（3）抽油机平衡状态诊断与平衡调节；

二、软件结构

1、抽油机井示功图分析

从示功图取点求得产液量、上下冲程时间、平均载荷，最大、最小载荷，冲程，冲次、功图面积、工况分析。（分析示功图，得到计算系统效率及调平衡所需要的重要数据）

由示功图推算上下冲程时间的方法： 抽油机一个冲程周期的计算公式：

60

T n =

；n 为冲次

上冲程和下冲程的具体时间，根据示功图上位移点进行推导，判断准则是： 上冲程判断准则：

如果（If ）某一点的位移为最小，那么（Then ）该点为上冲程起点。（若位移为最小的点有多点，以首次出现的最小点为准）；

如果（If ）某一点位移为最大，那么（Then ）该点为上冲程结束点。（若位移为最大的点有多个，以首次出现的位移最大点为准）。

计算从首次出现最小点到首次出现位移最大点的点数和，此值与示功图总点数的比值，再与一个冲程周期相乘，即为上冲程时间。 设总数是N ，推算得到的上冲程点数为

n 上

，下冲程点数为

n 下

，上冲程时间为：

n t T N =⨯上

上， t T t =-下上

平均载荷的计算是利用仪器采集的各点的载荷的平均值， 其他的参数利用已有软件即可得到。 2、电参数曲线分析

电流、电压、有功功率、功率因数曲线显示，上冲程最大电流、下冲程最大电流，上冲程最大功率、下冲程最大功率，最大功率对应曲柄转角的数值显示；

三、系统效率及功率的计算分析

1、有效功率计算

将井内液体输送到地面所需要的功率为机械采油井的有效功率 ① 已知数据：实际产液量Q ，m 3/d （调用示功图分析里的数据）； 含水率

w

f ，%（已知数据）；

油的密度0

ρ，t/ m 3（已知数据）；

水的密度

w ρ，t/m 3（已知数据）

。

井液密度ρ，t/m 3（若不能测得，利用()o

w w w f f ρρρ-+=1计算）；

重力加速度g （=9.81），m/s 2；

动液面深度H ，m （采用软件中的数据）； 油压p t ；套压p

c

，Mpa （传感器测量得到的数据）；

抽油机系统的有效功率

86400Q g P ρ⨯⨯=⨯

有效

（()1000t c p p H g ρ-⨯+⨯）

2、抽油机井系统的输入功率

拖动抽油机的电机输入功率为抽油机输入功率。

cos /1000P ϕ=电机

式中，

P 电机

—电源输入功率，Kw;

U —定子线电压（可用采集电压），V ； I —定子线电流（可用采集电流），A ； ϕ—定子功率因数角，rad ； 3、光杆功率

利用示功图面积进行折算。（调用示功图分析里的数据）

P =光杆地面示功图面积/T

；

60

T n =

n 为冲次

4、泵功率

由泵功图面积折算。（调用示功图分析里的数据）

P =泵泵功图面积/T

；

60

T n =

n 为冲次

5、地面损失功率 ①数据 电机空载功率

P 电机空载

，kw ；光杆一个周期的平均载荷F ，KN ；冲程s ，/m 次；

地面传动系数k ，（1或-1）；n —冲次，min -1。

②模型

2P P Fsnk =+地面损电机空载

式中，

P 电机空载

为电机铭牌空载功率，kw ；

F 为光杆一个周期的平均载荷，KN （调用示功图分析里的数据）；

s 为冲程，/m 次；n ，冲次； k 为地面传动系数（为1或-1），U 为电机输入电

压，V 。

6、抽油机地面效率 ①数据

电机输入电流I ，A ；电机输入电压U ，V ；功率因数cos ϕ；（调用电参数曲线图里的数据） 光杆功率

P 光杆

，kw ；利用示功图面积进行折算。（调用示功图分析里的数据）

冲程s ，m ；冲次n ，min -1。 ② 模型

P P η=入

地面光杆（P ）

7、抽油机系统井下效率

抽油机系统有效功率与光杆功率之比，/P P η=井下有效光杆

。

8、抽油机井的系统效率 ①数据

利用（1）和（2）式中的数据 ②模型

P P η=

有效入

9、区块采油井的平均系统效率 ①数据

机械采油井系统单井输入功率i

P 入，kw ；

机械采油井单井系统效率

i η；

区块机械采油井测试井数，n 。 ②模型

1

1

n

i

i

i a n i

i P

P

ηη==⋅=

∑∑入入

抽油机效率分析参考界面：

有效功率、输入功率、光杆功率、泵功率、井下效率、地面损失功率、地面效率、系统效率、区块平均系统效率。

四、抽油机平衡分析优化

1. 运转前平衡块的调节

（1）曲柄平衡抽油机运转前平衡块的确定：

(/2)42g l b b

q

W W G S G r r n G ++⨯-⨯⨯=

⨯⨯

P 杆—抽油杆在井液中的重量，kg ；

W L —作用在抽油泵柱塞全截面的液柱量，kg ；（没有详细的计算方法） S- 抽油机冲程，m 。

G –抽油机的结构不平衡重，kg ；（抽油机参数里面有） r b –曲柄重心半径；

G b –单个曲柄重； G Q -单块曲柄平衡块的重量，kg N –需安装平衡块数量，

r- 平衡块重心至曲柄回转中心之距离 m

抽油机平衡度：抽油机下行最大电流与上行最大电流之比， （2）新安装游梁平衡抽油机的游梁平衡块重量的计算

对于游梁平衡的抽油机，其游梁平衡块的重量Gy 按下式计算：

(/2)4g l b b

y y

W W G S G r G H ++⨯-⨯⨯=

式中： Wg — 抽油机井杆柱的重量，kg; Wl — 活塞上承受液柱的重量，kg; G — 抽油机的结构不平衡重，kg; S — 光杆冲程，m; Gb — 单块曲柄的重量，kg;

r b — 曲柄重心到减速器输出轴的距离，m;

Hy —游梁平衡块上下移动的高程差，m ，可按下式计算：