许朝光 郑海波 丁洪涛 周永飞 王伟

摘要：抽油机平衡达到标准的井，深井泵工作正常时上冲程的最大电流和下冲程的最大电流是相等的或相接近的，电流峰值出现的位置也是基本不变的。深井泵工作状况不正常的井，电流峰值大小和出现的位置会改变，观察电流峰值大小和出现的位置，可以分析判断深井泵工作状况。

关键词：抽油机平衡;电流峰值;位置

一、抽油机平衡

抽油机井电动机在上下冲程的过程中所做的功相等。

用“功”来检测抽油机的平衡状况比较麻烦，生产现场使用电流来检测抽油机是否平衡。

抽油机在运转的过程中，上冲程有最大电流，下冲程也有最大电流，两个最大电流中小电流与大电流的比值。电流比在85%～100%之间为平衡。

二、抽油机井电流峰值

1、曲柄旋转运动与驴头往复运动

常规抽油机曲柄从最上方旋转到最下方是180°。从最下方旋转到最上方是180°。上下冲程所用的时间相等。曲柄旋转到最上方与地面垂直时是冲程的下死点，曲柄旋转到最下方与地面垂直时是冲程的上死点。

偏置型抽油机曲柄旋转到最上方时不是冲程的下死点，继续旋转到连杆与曲柄呈一条直线时才是冲程的下死点。曲柄旋转到最下端时不是冲程的上死点，继续旋转到连杆与曲柄重合时才是冲程的上死点。上冲程曲柄大约旋转187°～195°，下冲程大约旋转173°～165°，上冲程慢下冲程快。

2、电流峰值的概念

抽油机井电动机带动曲柄旋转需要做功，电动机做功产生电流。由于抽油机驴头作往复运动，从静止开始到速度最快再到静止，运动速度不同，单位时间内做的功也不同，产生的电流大小也不同。

电流峰值就是在上冲程或下冲程过程中出现的最大电流。上冲程出现的最大电流称为上电流，下冲程出现的最大电流称为下电流。

3、深井泵工作正常井电流峰值位置

抽油机平衡达到标准的井，泵况正常时上冲程的最大电流出现在60°左右，下冲程最大电流出现在270左右。如果最大电流出现的位置与上述位置不一致，说明深井泵工作状况不正常或井内其他因素影响光杆负荷。

4、电动机主动工作与被动工作

电动机主动工作：电动机在电网的带动下主动旋转带动负载旋转，电动机消耗电流。

电动机被动工作：负载自主旋转的速度大于电动机正常旋转的速度，电动机在电网的带动下保持正常旋转速度，制止负載过快旋转，起到制动的作用，同时电动机变成了发电机发出电流。

在相同负载的情况下电动机被动工作发出的电流是主动工作消耗电流的80%左右。

电动机空载工作：电动机在电网的带动下不带负载旋转或带动的设备只有摩擦阻力没有其他负载。

三、抽油机井电流峰值出现位置分析

1、泵况正常

深井泵工作正常的抽油机井上冲程的电流峰值出现在60°左右，下冲程电流峰值出现在270左右。

抽油机驴头在下死点时抽油杆及井内液体处于静止状态。驴头从下死点开始向上移动，带动抽油杆及井内液体同时向上移动且移动的速度越来越快。物体从静止到移动需要克服惯性力，惯性力与物体的质量及加速度成正比。物体的质量是杆柱重和液柱重，加速度与冲程长度及冲次成正比。冲程前半段抽油杆及液柱向上移动速度越来越快，惯性力是正值，驴头载荷是杆柱重+液柱重+惯性力。冲程后半段抽油杆及液柱移动速度越来越慢，惯性力是负值，驴头载荷是杆柱重+液柱重-惯性力。上冲程前半段驴头载荷电流大，后半段驴头载荷电流小。

根据深井泵的工作原理，上冲程开始时抽油杆伸长油管缩短，示功图上出现增载线。增载线结束时驴头载荷达到最大。

下冲程开始时液柱重转移到油管上，驴头上只有杆柱重，负载小。电动机在下冲程所作的功主要是举升平衡重，平衡重扭矩最大的位置在270°，所以下冲程电流峰值出现在270°左右。

2、供液不足

供液不足的抽油机井上冲程的电流峰值出现在60°左右，下冲程电流峰值出现位置与供液不足的严重程度有关。

供液不足的抽油机井上冲程开始时与泵况正常的抽油机井相同，杆柱重和液柱重由静止到开始移动并逐渐加快，电流峰值出现在60°左右。

下冲程开始时泵筒内的液体没有进满，活塞与泵筒内的液面没有接触，液柱重没有转移到油管上，驴头负荷大于平衡重，电动机处于空载或被动工作状态，电流很低。

如果活塞在前半个冲程与液面接触，液柱重在活塞与液面接触时转移到油管上，驴头负载减少，功图右下角出现缺失。电动机由被动工作转变为主动工作，电流增加。曲柄继续旋转到270°时电流最大，出现峰值。

如果活塞在冲程长度的中间位置与液面接触，由于活塞向下移动的速度很快，液柱重在瞬间转移到油管上，驴头载荷瞬间减少。示功图的右下角缺失大约一半。电动机由被动工作瞬间转变为主动工作，此时曲柄旋转到270°左右，扭矩最大。电动机电流瞬间上升并达到最大出现峰值。由于活塞瞬间与液面接触产生顶托振动，振动波经由抽油杆传到井口光杆，使驴头载荷在继续向下移动的过程中产生波动，电动机电流在出现峰值后波动下降。

如果油井严重供液不足，进入泵筒内的液体很少，示功图的右下侧大部分缺失。活塞在向下移动的过程中游动凡尔一直处于关闭状态，液柱重没有转移。驴头载荷一直是杆注重+液柱重，曲柄旋转到水平位置扭矩最大时驴头载荷仍然大于平衡重。电动机一直处于被动工作状态，电流比较小。活塞继续向下移动到某一位置时与泵筒内的液面接触，液柱重瞬间转移到油管上，驴头载荷瞬间小于平衡重，电动机由被动工作瞬间转变为主动工作，电动机电流瞬间上升并达到最大出现峰值。由于曲柄旋转已经超过了水平位置，在270°以后的某个位置出现电流峰值并很快下降。

3、抽油杆或油管断脱

杆管断脱的抽油机井上冲程的电流峰值出现在90°左右，下冲程电流峰值出现270°左右，且下冲程电流峰值明显高于上冲程电流峰值。

抽油机井杆管断脱，驴头载荷没有液柱重，只有杆柱重或低于杆柱重。驴头载荷明显小于平衡重。

上冲程时平衡重依靠自身重量向下移动，带动电动机旋转，电动机在电网的带动下被动工作，使曲柄保持正常的旋转速度，电动机转变为发电机发出电流。由于曲柄在水平位置扭矩最大，电动机在90°左右的位置发出的电流也最大，出现峰值电流。有的井空载电流与被动工作发电电流相似，没有峰值电流。

下冲程时平衡重大于驴头载荷，电动机由被动工作转变为主动工作，带动曲柄向上移动消耗电流。由于曲柄在水平位置扭矩最大，电动机在270°左右的位置消耗的电流也最大，出现峰值电流。

由于电动机在上冲程时是被动工作发出电流，下冲程时是主动工作消耗电流，在载荷相同的情况下主动工作消耗的电流大于被动工作发出的电流，所以下冲程电流峰值高于上冲程电流峰值。

结论

1、平衡状况达到平衡标准的抽油机井，观察电流峰值大小和出现的位置，可以分析判断深井泵工作状况。

2、根据抽油机井的电流分析判断泵况方法简单、方便、及时，工作量小。