摘要：就目前我国的抽油机的结构而言，抽油机大致可以分为换向系统、支撑系统、平衡系统以及动力系统四个系统，由于抽油机的工作原理的特殊性，换向系统与支撑系统以及动力系统联系较为紧密，因此可以将整个抽油机看成是平衡系统和换向系统两个较大的系统组成。而抽油机的工作稳定性很大程度上由抽油机的平衡系统决定，因此平衡系统的稳定性、平衡系统的效果优劣直接决定着抽油机的效率、寿命以及性价比等方面。目前我国的采油设备多数是自主研发的，随着采油成本增加、采油深度不断加深，提高抽油机的效率成为当下的工作重点。平衡技术因此受到行业内部人员的普遍关注。
关键词：抽油机;平衡判断;方法;应用
抽油机中的平衡问题一直是其设计和使用过程中不得不去面对的一个问题，抽油机大致可以分为换向系统、支撑系统、平衡系统以及动力系统四个系统，由于抽油机的工作原理的特殊性，换向系统与支撑系统以及动力系统联系较为紧密，因此可以将整个抽油机看成是平衡系统和换向系统两个较大的系统组成。而抽油机的工作稳定性很大程度上由抽油机的平衡系统决定，因此平衡系统的稳定性、平衡系统的效果优劣直接决定着抽油机的效率、寿命以及性价比等方面。目前我国的采油设备多数是自主研发的，随着采油成本增加、采油深度不断加深，提高抽油机的效率成为当下的工作重点。平衡技术因此受到行业内部人员的普遍关注。
一、抽油机的平衡标准
就目前的行业规范和业界人士普遍认为的抽油机的平衡遵循三个标准，即第一标准：抽油机的上冲程电机做功与抽油机的下冲程电机做功相等；第二标准：抽油机的上冲程内曲柄轴程与抽油机的下冲程内曲柄轴程运动距离相等；第三标准：内曲柄轴在运动一周的扭矩平方根最小。就实际操作过程而言，第二标准的实际操作难度相较第一标准和第三标准要容易实现测量。所以目前大多数地区使用的都是第二标准，但是就实际的测量效果与平衡方式而言，第一标准和第三标准所制定的平衡对于抽油机而言将更具有平衡的意义。
二、改变曲柄平衡的结构
通过改变曲柄平衡的结构其实就是将平衡系统安装在曲柄结构上，稳定抽油机的摩擦力，进而实现变速箱上扭矩的大小，确保抽油机的稳定性。
（一）副平衡块平衡法
这一方法就是在曲柄结构上悬挂平衡块的方法，通过自身加重，并调节平衡块的位置进而减少曲柄结构在运动过程中产生的扭矩，进而提高抽油机的效率。这一方法在实施过程中较为简单，并且技术含量较低，仅仅通过简单的悬挂和位置调节方式就能达到提高抽油机的效率，但是由于副平衡块的数量和质量有限，所以能够调节的范围也比较有限。同时在悬挂平衡块的的过程中增加了曲柄结构的复杂性，就整个抽油机系统而言增加了很多的不确定性。对于曲柄本身而言，悬挂平衡块增加了其本身的结构负荷，也不能够降低曲柄与其他结构连接处的受力。因此，在大面积的油田上这种平衡方式不应该得到大面积推广。
（二）改变曲柄平衡结构
目前在中国石油大学已经完成了技术攻关——游梁重块平衡技术。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这一技术从根本上改变了原有的曲柄平衡技术的工作原理，从严格的学术角度而言，这一技术并不属于平衡的范畴，但是这确实属于平衡技术的改进范围。简单的来说就是将原有的圆周运动改为直线运动，降低了平衡技术中的不确定因素，不可控力的影响。
这一技术在上世纪六七十年代已经有人提出过，不过由于当时的实验条件与技术水平都还处于一个发展探索的阶段，很多的实验数据只能停留在纸上，很多的设想也只能停留在理论上。在当时的情况下，有很多次因为驴头结构不稳造成了很多的重大事故。同时自然条件恶劣，装置密封、油田环境等问题都成为技术突破的拦路虎，使得改变曲柄平衡结构的技术突破一直在原地踏步。
三、改变游梁结构
按照悬挂平衡法的具体要求，平衡应该尽量选择在靠近悬点的原则，同时应该测量出曲柄上扭矩的数值，那么在安装驴头的时候就能够选择配备不同的游梁平衡重块。就目前市面上常见的游梁主要有：
（一）在游梁上安装可移动的平衡系统。采用这种平衡方式对于游梁式抽油机是平衡后的二次平衡。这种平衡方式采用悬挂靠近点原则，从一定程度上减少了连杆的受力情况，增加了曲柄连接点的稳定性，就抽油机的结构稳定性与整体系统的寿命有一定的作用，但是由于增加了运动轨迹，同时也对游梁的稳定性存在一定的威胁，如果单纯靠游梁平衡系统进行平衡，这样连杆在长期受力过程中会产生形变，所需要平衡的重量也会随着油田的开采不断加大，对整体的生产具有安全威胁，因此这种平衡方式并没有在油田大面积推广。
（二）在有游梁上增加固定的半可调平衡系统。
本着设计多变量优化的原则，将抽油机模型化设计，将原有的平衡系统进行改造升级，实现曲柄平衡和游梁平衡相结合的方式进行设计。这一技术就是在游梁的末端合适位置安装一个可以调节重量的平衡块，从而达到游梁曲柄复合平衡系统。由于这种平衡系统没有增加任何的活动部件，故其运动方式与抽油机的驴头运动方式相同，其稳定性与可靠性都较一般的抽油机有了很大的提高。
按照这一设想，我们按照整体最优的原则进行设计，建立模型在电脑上进行模拟运行，最终实现了降低曲柄连接处的承受荷载，同时将生产效率提高到最大。这一设计改善了抽油机能耗大的问题，同时也降低了变速箱中的峰值扭矩，实现抽油机经济效益最大化，目前该技术已经开始大范围在油田生产企业中推广运用。
四、小结
抽油机的平衡问题克服，对于整个石油行业的发展都是非常有利的一件事，在技术革新中通过科研突破了降低变速箱上的扭矩峰值，这对于整个抽油机系统的受力都具有非常重要的意义，就抽油机的生产工艺而言，减小受力能够一定程度上降低机械对材料的要求，这对于实现中国制造的抽油机是一次不小的技术革命。同时采用技术革新后能够很大程度上降低抽油机的生产成本并且能够提高生产效率，这对于整个行业的发展都有推动作用。
参考文献：
[1]劳立明;基于直驱电液技术的有杆抽油系统运动控制与节能控制研究[M];内江科技;2003年第24卷第4期
[2]张朝晖;功率平衡法与电流平衡法在抽油机井平衡计算中的对比分析[M];石油石化节能;2014年第4卷 第10期
[3]许雪云，孙景丽，付兴芬，张继震，马广杰等;用电功率判断和调整抽油机的平衡[M];内蒙古石油化工;2010年第19期
论文作者:梁爽
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/24
标签：抽油机论文; 曲柄论文; 系统论文; 这一论文; 结构论文; 技术论文; 稳定性论文; 《基层建设》2018年第32期论文;