抽油机调平衡计算模型2资料全
抽油机调整平衡
抽油机调整平衡一、准备工作1、劳保齐全2、安全警示牌、安全带一副、试电笔（500V）一只、钳形电流表一个、绝缘手套一双、笔、纸、计算器、专用固定扳手一把、固定扳手、活动扳手（375mm）一把、专用机轮一把、钢板尺、钢丝刷一把、画笔、螺丝刀一把、撬杠、棉纱若干、黄油若干、大锤3.75kg一把二、操作前检查1、检查操作平台是否固定良好2、检查井口流程三. 调整平衡操作步骤1 、检查井口流程、管线伴热、井下加热是否正常、刹车装置是否灵活好用2 、检查试电笔、钳形电流表是否完好，测量抽油机启动柜是否带电，戴绝缘手套侧身开门，测量抽油机上下行电流峰值，准确度数记录3 、计算平衡率，判断调整方向、距离，平衡率=下电流/上电流*100%, (85%-115%)4 、带绝缘手套侧身按停止按钮，将曲柄停到水平位置刹紧刹车，侧身断电，挂警示牌，扣刹车锁5 、清理牙槽，画线预调位置6 、卸掉锁块，卸松平衡块螺丝螺帽，先低后高，注意不要卸掉，松锁紧块螺帽7 、侧面站立用专用机轮将平衡块调整到预定位置8 、放入锁块，调整平衡块，紧固平衡块螺母，先高后低，紧固锁块螺母及被帽9 、清理平衡块，紧固螺母，画安全线、涂抹黄油10 、松刹车锁块，检查抽油机周围有无障碍物，及管线加热、井下加热是否正常，缓慢松开刹车，带绝缘手套侧身合闸，按绿色启动按钮进行起机，利用抽油机惯性二次启动，检查紧固螺母11 、用钳形电流表测量上下行电流峰值，计算平衡率12 、收拾工具、清理现场注意事项1、在操作平台操作时必须系安全带2、停机平衡块角度上下不大于水平角度5度3、卸平衡块锁块时应站在水平高面位置侧身4、使用机轮摇动平衡块时应侧身站立，双手回拉5、工具、量具、用具正确使用，以免造成人员伤害，工器具损坏6、检查紧固率。
抽油机调平衡计算模型
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：60T 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0ρ，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。
抽油机调平衡计算模型2
设总数是N，推算得到的上冲程点数为 ,下冲程点数为 ，上冲程时间为： ，
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;
重力加速度 （＝9.81)，m/s２；
动液面深度 ，m（采用软件中的数据);
油压ｐ ；套压ｐ ，Mpａ(传感器测量得到的数据）;
抽油机系统的有效功率
（ )
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。
式中， —电源输入功率，Kw;
—定子线电压（可用采集电压)，Ｖ;
—定子线电流(可用采集电流),Ａ；
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：
P杆—抽油杆在井液中的重量,ｋg;
WL—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。
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 ，m3/d(调用示功图分析里的数据）;
含水率 ,%（已知数据）;
油的密度 ,ｔ／ m３（已知数据)；
水的密度 ,t/m3（已知数据）。
井液密度 ，ｔ/ｍ3（若不能测得，利用 计算)；
3-3抽油机的平衡
3.复合平衡方式计算
平衡半径公式：
R = (Wr ′ + Wl ′ s RW cr ) − c c − ( X uc + Wb ) 2 2Wcb Wcb bWcb
曲柄平衡
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ复合平衡
采油工程 9
二、抽油机平衡计算
3.平衡测量与调整 （1）利用 “上、下冲程电流峰值相等”来检测抽 油机的平衡情况。
测电动机上、下冲程的电流峰值Iu和Id • Iu＞Id 平衡不足 • Iu＞Id 平衡过重 在两个电流中有一个小的，一个大的 若I小/I大 ≥0.8时就认为是平衡了，否则就要重新计算 平衡半径或平衡重，重新调整平衡。
H t
Nr
采油工程 21
四、抽油机井的系统效率
电动机效率
地面效率： η地面
HPPR = Nm
皮带和减速箱效率 四连杆机构效率 盘根盒效率
HP 井下效率： η井下 = H HP PR
抽油杆效率 抽油泵效率 管柱效率
抽油效率： η抽油 = η地面 ×η井下 =
HPH Nm
采油工程 22
1.平衡条件
• 在上冲程中平衡系统放出 能量，帮助电机对悬点做 功：
Au = Aw + Amu
• 则得电机在上冲程中做的 功为：
Amu = Au − AW
采油工程 4
(三) 平衡原理
1.平衡条件
在下冲程中把能量储存起来，在上冲程中利用 储存的能量来帮助电动机做功，从而使电动机 在上下冲程中都做相等的正功。
目前国产抽油机所选配的电动机大多是高起动 转矩系列的三相异步封闭式鼠笼型电动机。
采油工程 15
三、电动机选择和功率计算
电动机功率与曲柄轴上的扭矩关系式为： N m =
抽油机平衡
式中 Xub——抽油机结构的不平衡值，N，是折算到游梁平衡块重心位置的附加平衡力， 可查抽油机的出厂说明书。
二、抽油机的平衡( 三 ) 抽油机的平衡方式
2．曲柄平衡 抽油机工作时，要使电机在上、下冲程中作功近似 相等，可靠调节曲柄平衡块在曲柄上的位置（平衡 半径）来实现。 由于这种平衡方式便于调节，又不产生象游梁平衡 时在游梁上造成过大的惯性力，所以多用于大型抽 油机（50kN以上的重型抽油机），但这种平衡会使 曲柄轴上有较大的负荷和离心力。如图4—4所示， 下冲程中储存的位能：
（二）平衡的基本原理 抽油机之所以不平衡，是因为在上、下冲程中驴头悬点载荷不同，因而 造成电动机在上、下冲程中做功不相等。抽油机平衡的目的是为了在上、下 冲程中使电动机作功近似相等。 下面用最简单的机械平衡方式来说明这种可能性和达到平衡的基本条件。 1．下冲程 假定抽油杆柱下行时作功为Ad，在抽油机没有平衡的条件下这部分功全部传 给电动机，使它作负功。现在只在游梁的后端悬挂一个足够大重物，以致于 仅靠抽油杆柱下行时所作的功（Ad）都不能抬起，还需要电动机来带动作功 Amd才能抬起来，这时可得到下列平衡方式 Aw＝Amd＋Ad 或 Amd＝Aw－Ad 式中 Aw——下冲程中抽油杆柱自重和电动机举升重物需要作的功，即重物 储存的能； Amd——下冲程中电机对重物作的功，即电机在下冲程中作的功； Ad——下冲程中抽油杆柱对重物所作的功，即驴头悬点作的功；
二、抽油机的平衡
（一）抽油机不平衡的危害 当游梁式抽油机一抽油泵装置工作时，驴头悬点上作用的载荷是变化的。 上冲程时，驴头悬点需要提起抽油杆柱和液柱，在抽油机未进行平衡的条件下， 电动机就要作功，才能使驴头上行。在下冲程时，抽油杆柱在其自重的作用下 克服浮力下行，这时电动机不仅不需要对外作功，反而接受外来能量作负功， 这就是抽油机在上、下冲程中不平衡的原因。抽油机工作过程中，电动机在上、 下冲程中作功不相等称为抽油机的不平衡。 抽油机不平衡时将带来以下危害： （1）降低电动机使用效率和寿命。由于负荷不均匀，降低电动机使用效率 和寿命。满足最大负荷时，造成功率的浪费较大。 （2）缩短抽油机使用寿命。由于负荷不均匀，在曲柄旋转一周中载荷忽大 忽小，会使抽油机发生剧烈振动而缩短抽油机的寿命。 （3）影响抽油机和抽油泵的正常工作。由于负荷不均匀，会破坏曲柄旋转 速度的均匀性，从而使驴头上、下摆也不均匀，影响抽油机和抽油泵的正常工 作。
优化抽油机平衡率调整方法
优化抽油机平衡率调整方法摘要：抽油机平衡率调整是抽油机节能的一项最有效快捷方法。
目前通用办法是移动曲柄平衡块位置来调整平衡，存在弊端:没有细化和挖掘节能潜力。
为此我们对抽油机功率曲线、地面示功图、利用平衡块重量、上行功率、下行功率、冲次四个参数，计算抽油机的平衡块调整尺度。
提高了工作效率，把抽油机节能达到了最大化。
前言研究并提供一种抽油机平衡率调整方法，包括：对抽油机进行实测以获取抽油机的功率曲线图和地面功图；通过抽油机的功率曲线图和地面功图，利用平衡块重量、上行功率、下行功率、冲次四个参数，计算抽油机的平衡块调整尺度。
上述技术方案提出了一种抽油机平衡率调整方法，能够更为根据平衡块重量、上行功率、下行功率、冲次四个参数计算抽油机的平衡块调整尺度，从而提高抽油机的工作效率，降低能耗。
石油在目前阶段还是不可替代的重要物质，因此石油开采技术和管理技术一直是研究重点。
国内的油田生产普遍具有地域分散、环境恶劣、设备运转时间长的特点，因此需要投入大量的人力物力进行设备维护，并试图对设备进行改进以提高设备的工作效率，达到最佳采油/能耗比。
其中游梁式抽油机是原油生产的主要设备，采用游梁式抽油机的油井数量是总采油井数量的82％，耗电量占采油井总耗电量的89％以上，由此可以看出提高游梁式抽油机的工作效率是当前油田设备升级的重要环节。
通过大量研究可以发现，现有的游梁式抽油机的平衡对游梁式抽油机的举升能耗的影响较大，因此游梁式抽油机的工作是否处于平衡状态对节能降耗具有非常重要的意义；其中平衡就是指电动机在上下行程中都做正功，且在上下行程中做功相等。
目前的研究中，对游梁式抽油机的平衡调节主要有电流法、扭矩曲线法、功率。
1、电流法使用电流法判断抽油机平衡的标准是利用抽油机井运动时下冲程电动机最大电流与上冲程最大电流的比，以百分数表示：Ψ＝I下max/I上max×100％，式中，Ψ为抽油机平衡度(％)，I下max为下冲程最大电流(A)，I上max为上冲程最大电流(A)。
游梁式抽油机调平衡三种方法的计算与比较
游梁式抽油机调平衡三种方法的计算与比较摘要：目前江汉采油厂98%以上的油井，采用的是机械采油，而其中90%以上的机采井，使用的是游梁式抽油机（以下简称抽油机）。
确保抽油机在平衡状态下工作，不仅仅可以节约大量能耗，而且可以延长抽油机设备的寿命，优化井下工况，间接提高油井产量。
因此调整抽油机平衡是各采油站日常设备管理中的重点工作。
抽油机调平衡大致可分为电流法、电能法、示功图法、功率法、扭矩法。
本文提供了常用的电流法、扭矩法和功率法三种方法的计算和比较。
关键词：游梁式抽油机;平衡;电流法;扭矩法;功率法1、抽油机平衡基本原理、定义及判断抽油机下冲程过程中悬点载荷以及电动机所做的功储存起来，下冲程储存的能量释放出来帮助电动机带动悬点运动做功。
这就是抽油机平衡的基本原理。
根据《QSY1233-2009游梁式抽油机平衡及操作规范》中对抽油机的平衡状态的描述：指抽油机减速器扭矩最小的状态，也就是减速器扭矩均方值最小的状态，或者上、下冲程中减速器扭矩峰值最小的状态。
通俗地说抽油机平衡必然满足上、下冲程电机做功相等。
而抽油机在日常生产中由于自身的工况特点，其驴头悬点承受交变载荷，上冲程，抽油机驴头承受抽油泵活塞截面以上液体、抽油杆柱自身的重量、以及惯性、摩擦、振动等负荷。
下冲程时，抽油机驴头仅承受抽油杆柱在井液中的重量及少量的摩擦、惯性等负荷。
其上、下冲程负荷差别非常大，抽油机无法正常运行，为了保证抽油机正常运行，通常采用游梁平衡、曲柄平衡、复合平衡、气动平衡的方法。
而对大型抽油机常用曲柄平衡（本文所讲到平衡调整所针对的就是曲柄平衡游梁抽油机）。
对于是否平衡，判断主要依据有观察法、上下冲程时间法、电流法、扭矩法、功率法等，观察法、上、下冲程时间法虽可粗略地判断抽油机是否平衡，但无法给出调整平衡的具体数值。
电流法、扭矩法、功率法不仅能计算出当前抽油机的平衡率，而且还可以算出达到平衡条件所需要移动平衡块的距离，在现场得到广泛运用。
抽油机调平衡简易方法
抽 油机 采油 仍是 当前 石油企 业采 用 的主要 生 产 方式 。由于 井 筒产 量 、 压力、 含水 、 设 备 摩擦 等 因素
随时变 化 ， 导 致抽 油机 经 常在不 平衡状 态下 运行 。对 于游 梁式 抽 油机 ， 其 平 衡 方式 ห้องสมุดไป่ตู้要 有 曲柄 平 衡 、 游
梁 平衡 、 复合 平衡 ； 对 于无 游梁式 抽油 机 ， 其 平衡 方式 主要有 曲柄 平衡 、 重力 平衡 、 复合 平衡 等 。 在矿场 生产 中为 了有效 维护 设备 、 提 高系统 效率 、 节约 电量 ， 需要 一种 简单 准确 的平衡 判 断方 法 ， 可 随时 随地利 用简 单工具 进行 有效 判 断 。这 里仅 就 曲柄平衡 型 和重力 平衡 型抽 油机 的平衡 调整 简 易方 法
ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ ｕ ｐ ａ ｎ ｄ ｄ ｏ ｗ ｎ ｓ ｔ ｒ ｏ ｋ ｅ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｉ ｓ［ ０ ， １ ］ ．Ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ Ｕ —
进 行 分析说 明 。
１ 判 断平衡 的依据
矿场 上常 用 的判 定抽 油 机是 否 平 衡 的 简便 方 法 有 电流 法 、 时 间法 等 。但 大 量 实 践 已经 证 明 ， 电流
法、 时间法 误差 较大 ， 且在 能耗 最低 点附 近 的平 衡率 并不 是最 高值 ¨ 。 因此 ， 油 田为 了节 能降耗 ， 急需 改
Ｓ ＨＡＮ Ｘｉ ｕ— ｈ ｕａ ． ＧＡ０ Ｓ ｈ ｕ— ｘ ｉ ａ ｎ ｇ
（ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｅ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｅ ０ ６ ７ ０ ０ ０ ，Ｈ ｅ ｂ ｅ ｉ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
抽油机调平衡(复合平衡)
抽油机调平衡（复合平衡）安全警示 程序提示 控制措施正确使用验电器高空作业时系好安全带，防止摔伤事故；使用工具时要固定牢靠，防止工具使用不当或工件固定不稳造成伤害站在安全距离处观察稳妥收拾工具；记录整洁，字迹工整人员要求：3人，持安全上岗证操作。
准备工作：1、劳保用品准备齐全，穿戴整齐；技术要求：1．调整后平衡率在85%—115%之间为合格；2．停抽油机时曲柄与水平位置的夹角不得大于5º；3．平衡块固定螺栓只能卸松不能卸掉，曲柄要擦净，移动平衡块时不能用力过猛；4．松平衡块螺栓顺序与平衡块移动方向相同，即平衡块移向哪个方向，就先卸哪个方向的螺栓。
操作步骤祥解：1．检查工作（2分钟）（1）检查井口流程是否正常，各连接部位有无渗漏；（2）检查抽油机运转是否正常，有无异常响声，刹车是否灵活可靠；（将抽油机曲柄停在水平位置，拉紧刹车，检查曲柄有无下滑现象。
）（3）用验电器检测开关箱，电机是否带电，检查电源线是否完好无老化、破损，接地是否牢固可靠。
（懂验电器的规格、型号，会验电器的正确使用。
检察钳形电流表的规格、型号、检验日期、钳口清洁、闭合状况良好。
检查线路时注意距离，防止发生触电事故。
）2．调平衡操作（15分钟）（1）用钳形电流表测驴头上、下行电流峰值；（测电流戴绝缘手套，选挡由大到小，钳口与被测导线垂直，被测导线居于钳口中央，更换档位时电流表必须脱离导线。
读数时眼睛、指针、刻度线三点成一条直线，取抽油机上下行的电流峰值。
分别测量三相导线电流，做好记录。
）（2）用公式计算平衡率：（将三相上行电流与三相下行电流取平均值，套入公式：B=I上/ I下*100%计算出平衡率，判断调整方向，计算调整距离：H= |1-B | *100 （cm））（3）按停止抽油机作业程序将抽油机停在合适位置：外调曲柄停在水平位置右下方5º或左下方5º，内调曲柄停在水平位置右上方5º或左上方5º处；（验电，检查配电箱是否带电。
抽油机平衡计算本讲稿PPT44页
• （三）平衡计算
• 上冲程中悬点作的功： Au (W 'r W 'l ) S • 下冲程中悬点作的功： Ad W 'r S
• （注）：由于惯性载荷，在上下冲程中，所作的功等 于零，所以在Au和Ad中没有考虑惯性力，若按四连杆机 构分析计算，作正功和作负功正好抵消，所以为零。
• 将Au和Ad代入（3-59）得：
a c
xc
14
•式中： •
xc —抽油杆本身的不平衡值，是折
算到游梁重心位置的附加平衡力，可查抽油机出厂说
明书（具体计算见魏一书p65）
15
2、曲柄平衡 下冲程中储存的位能：
平衡重位能
Aw 2RWcb 2RWc SB X b
曲柄重位能
抽油机不平衡附加 位能
2RWcb 2RcWc 2rX b
• 该电动机特点：构造简单，坚固，易于 修理。
• 电动机选择的内容：1）确定适合于抽油 机工作特点的类型。2）确定适合于各型 抽油机工作能力的电动机的容量（即功 率）。
• （下面就着重讨论2）问题。）
35
• 1、电动机功率与传到减速箱曲柄轴的扭矩关 系式为：
M 9549 Nr 9549 Nri ——（3-67）
27
• 抽油机所配的减速箱都有允许的最大扭矩， 它既限制油井生产时所采用的最大抽汲系数Fp 、 S、n及L，同时又限制着为了保证大参数生产 所需要的电动机功率，因此了解抽油机在运转 过程中产生的最大扭矩，是分析抽油机设备工 作状况的重要内容。下面介绍在实际工作中所 采用的扭矩计算法——扭矩近似计算法。
• [注]：对某一型号的抽油机a、b、Wcb、Wc、 Q、xμb均为已知常数，将这些数值代入 式（3-62）就可得该型抽油机的计算公 式。（见书P105例题）
新型抽油机载荷、扭矩计算公式
新型抽油机载荷、扭矩计算公式及平衡调整方法一、抽油机载荷、扭矩计算公式1、双驴头抽油机:悬点最大载荷：P max =(P’液+ P’杆)×(1+Sn2/2390) kN悬点最小载荷：P min =P’杆（1-Sn2/1470）kN减速器曲柄轴最大扭矩：M max =0.22S（P max-P min）kN.m2、高原皮带式抽油机:悬点最大载荷：P max= P’液+ P’杆kN悬点最小载荷：P min = P’杆kN减速器输出轴最大扭矩：M max= 0.5R(P max-P min)=0.5R P’液kN.m平衡箱总配重：P配= 0.5(P max+P min) kN式中：P’液—抽油泵柱塞全断面上的液柱重力（沉没度太大时要考虑动液面深度），kN；☆P’液=ρf gLA Qρf—井液密度，t/m3；g—重力加速度（=9.81m/s2）；A Q—柱塞全断面积，m2；L——下泵深度，m；P’杆—抽油杆在井液中的重力，kN；☆P’杆=9.81×10-3L P杆（1-ρf/ρr）P杆—每米抽油杆在空气中的重量，kgρr—抽油杆密度（对钢杆ρr=7.85t/m3）ArrayS—冲程长度，m；n—冲程次数, min-1R—悬绳器驱动摩擦轮节圆半径，m；二、双驴头抽油机平衡调整双驴头抽油机安装前应根据油井井况和抽油机工况，初步估算平衡块的组合和平衡块的位置，以避免出现严重的不平衡现象。
投产后，应根据曲柄轴实际净扭矩情况，调整平衡，以保证抽油机在最佳状态下工作，现介绍两种平衡调整的计算方法。
1、安装前初步估算平衡（1）估算所需的平衡力矩M平（据已有数据选用三式之一）M平＝0.47×（P＇杆－B＋P＇液/2）×S千牛吨·米M平＝0.235×S×（Pmax+Pmin）千牛吨·米M平＝0.51×（|M上max|+|M下min|）千牛吨·米式中：P＇杆——抽油杆在油液中的重量（千牛吨）P＇液——动液面以上，泵柱塞全断面上液柱的重量（千牛吨）S——所用冲程长度（米）M上max，M下min分别为上、下冲程悬点负荷在曲柄轴上产生的载荷扭矩代数和的最大、最小值（千牛顿·米）P′杆＝q′LP′液＝r·F·e·g Pmax·M上max＝［Pmax －B］·TF100·M下min＝［Pmin －B］·TF280·式中：q′—每米抽油杆在油液中的重量（千牛顿）L—泵挂深度（米）r—油液密度（千克/米3）e—动液面至井口的深度（米）F—泵柱塞断面积（米2）g—重力加速度值：取g=9.8米/秒2B—抽油机结构不平衡力(千牛顿)，查抽油机铭牌或说明书的平衡力矩图解。
第三章 抽油机平衡计算
表3-5 钢制抽油杆的奥金格折算应力
(2)API最大许用应力强度条件
强度条件:
（3-97）
（修正Goodman应力方 法）
2．抽油杆柱设计
确定杆柱的材质、长度和直径的组合。 普通抽油杆分为C、D和K三个级别。 钢制抽油杆柱分单级和多级两种结构。多级杆 柱有利于减轻杆柱自重，节省钢材和能量。 在进行组合抽油杆强度设计中，要求在满足强 度条件的前提下，使抽油杆柱最轻。因此，形成了 多个强度设计方案。
常规型和前置型抽油机的扭矩因数可根据抽油 机的几何尺寸进行计算。
利用实测悬点载荷数据(示功图)
M w ( ) TF ( )W ( )
得到悬点载 荷扭矩曲线
悬点扭矩Mw 平衡扭矩MC 净扭矩M
2．扭矩曲线计算的基本公式
对于游梁平衡抽油机 对于曲柄平衡抽油机
（3-62）
B—抽油机结构不平衡值。
对于复合平衡抽油机
机械因素(硬件):泵(结构、质量、材料、安装 、泵隙、抗腐性、耐磨性）；抽油杆（尺寸、 强度）等。
工作方式(软件)： 泵深、抽汲参数(D、S、n)、套压控制等。
1、 使用油管锚减少冲程损失 =r+t t=0 =r
２、调小防冲距 为了防止碰泵，要求活塞下死点与
固定凡尔有一定的距离，叫防冲距。 防冲距越小，Vs越小， K ， 反之，防冲距越大，越保险。
（3-63） （3-64）
Wc—折算重量,曲柄平衡重折算到r点
Wcr=WcbR+WcRc
Wc=(WcbR+WcRc)/r
Wc—曲柄重；
Rc—曲柄重心半径；
Wcb —曲柄平衡块总重；R—曲柄平衡半径。
Mc=Wcrsin(+)=(WcbR+WcRc)sin(+) Mc—曲柄及其平衡重在曲柄上造成的扭矩。
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：60T 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wf ，%（已知数据）；油的密度0ρ，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()ow 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pc，Mpa （传感器测量得到的数据）；抽油机系统的有效功率86400Q gP 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。
采油工程34抽油机的平衡扭矩与功率计算
1.平衡条件
在抽油机游梁后端加一重 物，在下冲程中电机和下冲程 的悬点载荷一起对重物做功， 把重物升高储存位能 Aw
Aw Ad Amd
则得到电机在下冲程中做的功为：
Amd Aw Ad
特点的类型之外，还要确定适合各型抽油机工作 能力的电动机容量，即功率大小。
游梁式抽油机所用电动机的特点：
①负荷为脉动的，而且变化大； ②启动负荷大，要求有大的启动转矩； ③露天工作，要求电动机密封质量高，工作可靠。
封闭式鼠笼型三相异步电动机
需要的电动机功率为：
Nr
Mn
9549
Nr
M maxn 14388
Aw
Au
Ad 2
结论：为了使抽油机平衡，在下冲程中需要储存的能
量或上冲程中需要释放的能量应该是悬点载荷在上下冲程 中所做功之和的一半。
2.平衡系统达到平衡所需要的平衡功
当只考虑静载荷做功时，悬点在上冲程中 做的功为：
Au (Wr WL )s
下冲程做的功为：
Ad Wr s
则由前式得理论上需要的平衡功为：
计算扭矩的近似方法
平衡时
M s (P Ce)sin
2
M max
s 4
( Pm a x
Pmin )
经验法： 根据若干井的抽油机的扭矩曲线峰值统计和回归，
建立的经验公式
M max 1800 s 0.202 s(Pmax Pmin )
三、 电动机的选择和功率计算 选择电动机时，除了确定适合于抽油机工作
2.曲柄平衡方式计算
平衡半径公式：
R
Wr
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：60T 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 TN =⨯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0ρ，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()ow 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pc，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。
双驴头抽油机平衡调整的简易方法
Ｇ 。 —— 用来 进行 调节 的 曲柄平 衡 重 块 的总
重量 （ 。 Ｎ）
于是 由公 式 （ ） ３ 、公 式 （ ）可 以计 算 出 Ａ 值 ４
Ａ— Ｍ ｂ／ 一 （ … ／ （ 上 一 下 ｏｂ ｌ ｌ Ｍ Ｇｂ） １ ｉ ）／
（ ＋ Ｉ 。） Ｔ （） ５
负 电流 时 ，再按 上述 电流计 算法 进行 精确 调 整 。
平衡 重块 在 曲柄 上 的位置 刻度 ，就 是 离 曲柄 中
式 中 口为 修正系 数 。为 了使抽 油机 运 行达 到 平 衡 ，曲柄 轴平 衡重 块上 附加 的平 衡扭 矩 Ｍ 。 为 应
Ｍｂ＝ｆ （ ｌ ｌ
Ｍ ｂ 一Ｍ ｍ １ （
一 ） ２ 下 ／
（） ２
由公式 （ ） １ 、公式 （ ）得 ２
一 下 ｉ ）／ （ ＋ ｉ ３ 下 ）（ ）
的最 大 、最小 电流值 ，此 时 电动 机 电流值 与减 速箱
Ｒ — — 达到 平衡 原 安 装 的平 衡 块 应 该 移 动
的距 离 ， 为正 值 时 ，表 示 平 衡 块 Ｒ 应 离开 曲柄 轴 心 向外 移 ， 为 负值 ， Ｒ 表 示应 移 向 曲柄 轴 心 。 应 注意 的是 电流计算 法 有一定 的适应 范 围 ，当 抽油 机严 重不 平 衡 时 ，即 Ｅ 或 下中有 一 个 是 电动
式 法 、 电 流 法 和 扭 矩 法 。 抽 油 机 投 产 后 ， 应
Ｍ ｂｌ ＡＧｂ — ｌ （） ４
式 中：Ａ —— 曲柄平 衡重 块 在 目前位 置应 该移 动 的
距离 （ ； ｍ）
根 据 实 际情况 用不 同的 方 法调 整 平衡 ，保证
抽 油机 在 最佳 状 态 下工 作 。 实 际经 验 证 明 ， 运 用 电 流 法 ， 先 计 算 后 调 整 ， 平 衡 率 都 在 ９ ％ 以上 ，取 得 了较 好 的 应 用 效 果 。 在 实 践 Ｏ
抽油机曲柄平衡的调整计算及效果预测
流 的大小 只取 决 于其 负 载 扭 矩 ， 有保 证 电机 负 载 只 扭矩 的均 方根 值最 小 ， 能保 证 电 流 的 均方 根 值 最 才
ａ肘 随 阿 化 线 １ 时 变 的曲
时问
ｂ 大小髓时间变化的曲线
ｃ 方向髓时间变化的曲线
ｄ 随时阊变化的曲线
图 ４ 仿真结果
３ 结 束 语
利用 组 成钻 井泵 构 件杆 组 为仿 真模 型 ， 立 钻 建
基础。
参考文献 ：
井泵 机构 数 学模 型 ， 用 ＭＡＴＬ Ｂ 中 Ｓｕ ｉｋ仿 应 Ａ ｉｍｌ ｎ 真能 够得 到钻井 泵 机构 在任 意时 刻 的约束 反 力 的大 小及 转动 力矩 的大 小 ， 能 确 定 钻 井 泵 在 整 个 运 动 并 周期 内的变化 特性 ，为 进一 步研 究钻 井泵 机 构奠 定
小 。而 电机 的负载 扭矩 Ｔｉ 曲柄轴 扭 矩 Ｔｉ 比例 。 与 成
关系， 二者 关 系为
Ｔｉ ２ ＝玉
ｃ
，
（ ） ４
５ 组 电能 数据 ， ０ 测试 精度 为 ０ ５ 。 ．级
式 中 为从 电机轴 到 曲柄输 出轴 的 总减 速 比 ； 为
从 电机轴到曲柄轴的传动效率。
维普资讯
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２０ Ｏ ６年 第 ３ 卷 ５ 第 ２期 第 ４ ８页
石 油 矿 场 机 械
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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 ，m3/d（调用示功图分析里的数据）； 含水率 fw ，%（已知数据）； 油的密度 0 ，t/ m3（已知数据）；
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）
60
P光杆 地面示功图面积/T ；
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）
.word 版.
P泵 泵功图面积/T ；
T 60 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
水的密度 w ，t/m3（已知数据）。
井液密度 ，t/m3（若不能测得，利用 fww 1 fw o 计算）；
.word 版.
重力加速度 g （=9.81），m/s2； 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
P地面损 P电机空载 2Fsnk 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 ；（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。
.word 版.
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：
Gy
(Wg
Wl
/
2 G) S Hy
4Gb
rb
式中： Wg— 抽油机井杆柱的重量，kg;
r (Wg Wl / 2 G) S 4Gb rb 2 nGq
P 杆—抽油杆在井液中的重量，kg； WL—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） rb–曲柄重心半径； Gb–单个曲柄重； GQ-单块曲柄平衡块的重量，kg
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：
T 60 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。
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;
rb— 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：
Hy
Ly
sin(
S 2A
) sin(
S 2A
)
式中： Ly — 抽油机平衡臂长度，m;
P有效
Qg 86400
（
H
( pt
pc ) 1000 g
）
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。
P电机 3UI cos /1000
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； —定子功率因数角，rad；
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
.word 版.
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）
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：
t上
n上 N
T
，
t下 T t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，
.word 版.
A — 抽油机前臂长度，m;
S — 光杆冲程，m; — 游梁平衡角（下偏角），rad;
.word 版.
（3）.新安装复合平衡抽油机的平衡量的计算 对于复合平衡的抽油机，其平衡方程如式所示：
2 r n Gq Gy H y 4 Gb rb (Wg Wl / 2 G) S
② 模型
.word 版.
地面 P光杆 P入 （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，井下 P有效 / P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有效 P入
9、区块采输入功率 P入i ，kw；
机械采油井单井系统效率 i ；
区块机械采油井测试井数，n。
②模型
抽油机效率分析参考界面：
n
P入i i
a
i 1 n
P入i
i 1
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、
.word 版.
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：