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采取有效技術(shù)措施降低機采系統(tǒng)能耗

文檔作者：付升文檔來源：大慶油田有限責任公司第五采油廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年11月28日
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_ Management&amp;amp;Practice
采取有效技術(shù)措施 降低機采系統(tǒng)能耗
付升(大慶油田有限責任公司第五采油廠)
摘要 抽油機作為油田主要的耗能設(shè)備之一，在生產(chǎn)原油的同時也消耗了大量的電能。隨
著油田開發(fā)進入高含水后期，油井井數(shù)不斷增加、產(chǎn)液量逐漸下降，機采節(jié)能形勢不容樂觀。
為降低運行成本， 實現(xiàn)節(jié)能降耗，結(jié)合井隊實際情況，采取了優(yōu)化抽油機井工作制度、更換各
種節(jié)能設(shè)備等技術(shù)措施，取得了一定的節(jié)能降耗效果，同時針對目前井隊機采節(jié)能工作存在的
問題，提出了相應(yīng)整改措施。
關(guān)鍵詞 能耗措施 效果
D0I：10．3969／i．i ssn．2095-1493。2012．03．020
1 機采系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀
2011年上半年系統(tǒng)效率測試84口井、137井
次，井隊抽油機井平均單耗為1 1．42 kWh／t、平均系
統(tǒng)效率25．15％。平均單耗較高的主要原因是泵況和
地層供液能力導(dǎo)致的液量低，見表1。
表1 井隊201 1年上半年系統(tǒng)效率測試情況統(tǒng)計
篡
m
囂
2 具體措施及效果分析
2．1 優(yōu)化工作制度?
對于單井而言，在油井生產(chǎn)情況和供電設(shè)備既
定的情況下，影響油井機采耗電的主要因素即為抽
油機井抽汲參數(shù)的組合，采用相對較為合理的抽汲
參數(shù)組合對降低抽油機井的機采耗電具有非常重要
的作用。
2．1．1 調(diào)小參數(shù)
為了降低采油系統(tǒng)的容積損失及摩擦和慣性損
失，根據(jù)九區(qū)一隊油井低產(chǎn)液、低流壓的實際情
作者簡介：付升，2005年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，從事采油工程 J：
作，E-mail：fushengyk@pe”0china．corn．cn， 地址：黑龍江省大慶市
第五采油廠第一油礦九區(qū)一隊，l63513。
48 f ww．syshjn．c。m
況，加大了調(diào)小參數(shù)的力度，以提高抽油機井泵
效，保證其較合理的沉沒度。調(diào)小地面參數(shù)包括調(diào)
小沖程和調(diào)小沖速：調(diào)小沖程有效沖程變小，沖程
損失率變大；調(diào)小沖速降低循環(huán)次數(shù)，減小桿柱的
交變載荷。調(diào)小沖速效果好于調(diào)小沖程，因此調(diào)小
參數(shù)時優(yōu)選調(diào)小沖速，調(diào)小參數(shù)97井口效果對比
見表2。
表2 抽油機井調(diào)小參數(shù)措施前后節(jié)能效果對比
2．1．2 參數(shù)匹配
較低的沖程會增加沖程損失，較高的沖速導(dǎo)致
抽油機井慣性損失和摩擦損失增加。因此，合理優(yōu)
化生產(chǎn)參數(shù)，減少沖程損失和降低循環(huán)次數(shù)能有效
地降低系統(tǒng)能耗。按長沖程低沖速原則匹配參數(shù)3
口井，見表3。
表3 抽油機井長沖程低沖次參數(shù)匹配措施前后節(jié)能效果對比
產(chǎn)液／沖程／沖速／理論排量／ 消耗 系統(tǒng) 單耗／
項目
(t·d ) m min (m’·d ) 功率／kW 效率，％ (kWh·t )
措施前tO．0 2,0 7．3 23．98 4．59 20．32 12．48
措施后 9．5 2．5 5．0 20．40 4．06 22．41 1 1．56
對比 一0．5 0．5 —2．3 —3．58 —0．53 2．09 —0．92
2．1．3 換小泵徑
對流壓較低、泵徑較大、沖速無法繼續(xù)下調(diào)的
井，在檢泵時換小泵徑，提高了泵效及有效功率，
流壓上升沉沒度趨于合理，9 El井換小泵徑效果對
比見表4。
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拍 口： ¨
踞 罟昌3
¨ 鉍 能
" 乃：2 ∞
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" ∞
川 Ⅲ 街
姍
"
m 6 m 加”
m m 計
表4 抽油機井換小泵徑措施前后節(jié)能效果對比
2．1．4 堵水
針對高沉沒度、高含水的抽油機井，堵水8井
次，在減少無效采出液、減少能耗的同時，通過調(diào)
小抽汲參數(shù)(堵水時換小一級泵5井次，堵水后調(diào)
小沖程I井次、調(diào)小沖速6井次)，進一步減少能耗，降
低單耗，8口井采取堵水措施效果對比見表5。
表5 抽油機井堵7k措施前后節(jié)能效果對比
2．1．5 換小機型
對于機型偏大的井采取換小機型措施，降低能
耗，解決了“大馬拉小車” 的問題，提高了設(shè)備運
行效率。換小機型6口井，均為CYJY10—3—37HB
換CYJ6—2．5—26HB，見表6。
表6 抽油機井換小機型措施前后節(jié)能效果對比
2．2 更換節(jié)能電動機
目前抽油機井普遍應(yīng)用的為游梁式抽油機，由
于抽油機工作時為脈動負荷和重負荷啟動，它所配
用的電動機有較高的啟動轉(zhuǎn)矩，而目前與抽油機配
套普遍采用的Y系列電動機由于啟動轉(zhuǎn)矩偏低，配
套時不得不提高電動機容量以滿足啟動的需要，這
樣勢必造成電動機安裝容量過大，使電動機常常處
于輕載運行，“大馬拉小車”，由此造成電動機在運
行過程中效率和功率因數(shù)都大大降低，損耗也明顯
加大。針對這種現(xiàn)狀，在生產(chǎn)中應(yīng)用了多種類型節(jié)
能電動機，不同程度地提高了電能利用率，降低了
能耗。
2．2．1 永磁電動機
永磁同步電動機節(jié)能原理是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋
轉(zhuǎn)磁場完全同步，無轉(zhuǎn)差損耗，轉(zhuǎn)子不需要外加勵
磁電源，消除了勵磁損耗，因此具有功率因數(shù)較高
強襄跬■
且效率曲線平坦的特點，達到了提高功率因數(shù)，降
低無功損耗的目的，2l口井換永磁電動機效果對比
見表7。
表7 抽油機井換永磁電動機措施前后節(jié)能效果對比
2．2．2 調(diào)速電動機
雙速電動機啟動力矩大，恒轉(zhuǎn)矩，啟動電流平
穩(wěn)，正常生產(chǎn)時可降低電動機額定功率，保證參數(shù)
的合理匹配，提高功率利用率，減少空耗。裝機后
電動機有功功率下降，電動機功率利用率增加， 日
耗電下降。雙速電動機適用于低產(chǎn)液、低流壓、低
泵效井，解決低理排、低流壓、低產(chǎn)液井熱洗問
題。熱洗時把電動機調(diào)至高擋位置，增加泵理論排
量、提高熱洗質(zhì)量、延長熱洗周期、縮短熱洗時
間、減少熱洗次數(shù)，達到增油節(jié)氣的目的，3口井
采用雙速電動機的效果對比見表8。
表8 抽油機井換調(diào)速電動機措施前后節(jié)能效果對比
2．2．3 三相高轉(zhuǎn)差率雙速電動機
高轉(zhuǎn)差電動機具有啟動力矩大，啟動電流小，
適合對啟動困難、液量不足的抽油機井進行節(jié)能改
造。YCHD系列抽油機一體化節(jié)能拖動裝置采用超
高滑差啟動、雙速運行、無功補償節(jié)能方式。具有
轉(zhuǎn)差率高(保證值為7％)、啟動力矩大，過載能力
強、運行特性平滑、堵轉(zhuǎn)電流小、堵轉(zhuǎn)力矩大的
特點，可有效減小抽油系統(tǒng)的最大負荷及負荷變化
范圍，減小減速器最大靜扭矩及扭矩變化幅度，2
口措施井效果對比見表9。
表9 抽油機井換三相高轉(zhuǎn)差率雙速電動機措施前后節(jié)能
效果對比
己口1 年第j期石油石化節(jié)能f 49
I— Management＆Practice
2．2．4 雙功率抽油機拖動裝置
電動機具有兩個級別額定功率，轉(zhuǎn)子有兩組抽
頭分別接到兩個交流接觸器上，其中一個交流接觸
器接高功率抽頭，另一個交流接觸器接低功率抽
頭，兩個交流接觸器實現(xiàn)互鎖，由控制器控制完成
兩種功率間的自動切換。采用大功率啟動、小功率
運行(電動機以高功率啟動運行，當電流低于低功
率運行電流時，則通過控制器將電動機切換到低功
率狀態(tài)；當電流升高到高于低功率運行電流時，則
切換到高功率狀態(tài))，減少電動機空載損耗，降低
電動機有功功率，避免“大馬拉小車”和過載運
行，2口措施井效果對比見表10。
表10 抽油機井換雙功率抽油機拖動裝置措施前后節(jié)能效
果對比
2．2．5 無觸點智能軟啟動自動變速控制裝置
啟動過程和停機過程采用無觸點控制，實現(xiàn)了
對電動機的軟轉(zhuǎn)矩啟動和軟轉(zhuǎn)矩停機，運行時采用
有觸點運行，大大降低運行能耗，6口措施井效果
對比見表l l。
表11 抽油機井換無觸點智能軟啟動自動變速控制裝置措
施前后節(jié)能效果對比
2．3 更換節(jié)電箱
針對配電箱老化問題及功率因數(shù)低的情況，采
取逐漸更換節(jié)能配電箱的形式淘汰老化的配電箱。
2．3．1 智能型抽油機節(jié)電控制器
采用無功就地補償節(jié)能措施，降低無功、提高
功率因數(shù)；具有星型和角型兩種接線方式，根據(jù)油
井負荷及電流的變化情況自動轉(zhuǎn)換接線方式以適應(yīng)
抽油機的運轉(zhuǎn)狀況，達到節(jié)電的目的；延時自動啟
動降低了電動機的啟動電流。16口措施井效果對比
見表12。
2．3．2 TBBW型抽油機智能節(jié)電箱
采用電容補償，降低無功、提高功率因數(shù)；具
有星型和角型兩種接線方式，根據(jù)油井負荷及電流
的變化情況自動轉(zhuǎn)換接線方式以適應(yīng)抽油機的運轉(zhuǎn)
狀況，達到節(jié)電的目的；延時自動啟動降低了電動
50 1 www．syshjn．c。m
機的啟動電流。6口措施井效果對比見表13。
表1 2 抽油機井換智能型抽油機節(jié)電控制器措施前后節(jié)能
效果對比
表13 抽油機井換TBBW型抽油機智能節(jié)電箱措施前后節(jié)能
效果對比
2．3．3 ZDC-VD-38OV微電控制箱
微電腦對電動機功率變化跟蹤監(jiān)測，適時控制
電動機斷續(xù)供電運行，減少或消除發(fā)電狀態(tài)下的各
種損耗。應(yīng)用可控硅調(diào)壓， 供給電動機的電壓跟隨
電動機負荷變化，當負荷增加時，供給電動機的電
壓也增加；當負荷減少時，供給電動機的電壓也減
小。由于電壓降低，使勵磁電流減小，減少了電動
機的銅損和鐵損，相應(yīng)地減小了電動機的有功和無
功損耗。3口措施井效果對比見表14。
表14 抽油機井換ZDC-VD-380V微電控制箱措施前后節(jié)能效
果對比
2．3．4 智能化多功能調(diào)速裝置
改善電動機運行特性，動態(tài)調(diào)整工作參數(shù)。人
為地改變電動機的機械特性，大扭矩、低速啟動，
以實現(xiàn)與負荷特性柔性配合，從而降低電動機損
耗、減小機械沖擊、提高系統(tǒng)效率；高精度、寬范
圍調(diào)速，根據(jù)油井負荷的變化及時調(diào)整抽油機的工
作制度，減少無功消耗。5口措施井效果對比見表
15。
表15 抽油機井換智能化多功能調(diào)速裝置措施前后節(jié)能效
果對比
2．4 更換節(jié)能變壓器
10口井高耗能變壓器換成節(jié)能變壓器，節(jié)能效
果，見表16。
強黜■
制定節(jié)能措施。
2)重點抓好措施井的系統(tǒng)效率測試，措施前
后加密測試，并做好數(shù)據(jù)的對比分析。
表16 抽油機井換節(jié)能變壓器措施前后節(jié)能效果對比
3 存在問題
3．1 存在問題
1)井隊耗能設(shè)備較多，部分節(jié)能設(shè)備失去節(jié)
能功能。井隊31口井安裝高耗能變壓器，23口井
裝有常規(guī)Y系列電動機。61口井節(jié)電箱裝有電容
器， 目前已有l(wèi)1口井節(jié)電箱內(nèi)的電容器泄漏，4口
井電容器連線斷線，2口井電容器被拆除，2口井
無觸點智能軟啟動， 自動變速控制裝置不具備軟啟
動功能，永磁電動機存在消磁問題。
2)節(jié)能設(shè)備的日常維護不到位，如何能最大
限度地延長其節(jié)能功能，實現(xiàn)效益最大化，需進一
步摸索和改進。
3)部分參數(shù)匹配不合理。目前還有部分井沖
速受電動機輪徑的影響無法下調(diào)；利用檢泵時機換
小泵徑；理論排量較低，如再下調(diào)影響熱洗質(zhì)量。
上述原因?qū)е聟?shù)匹配不合理。
4)地層供液能力低。沉沒度在100 113以下，
示功圖供液不足或嚴重影響的井43口，平均單井
產(chǎn)液l0．4lf，d，平均沉沒度43．80 113。
3．2 整改措施
油井參數(shù)匹配：
1)根據(jù)生產(chǎn)實際，適合使用調(diào)速電動機，生
產(chǎn)時用低速擋，熱洗時用高速擋，達到合理匹配參
數(shù)，生產(chǎn)和熱洗兼顧。
2)根據(jù)生產(chǎn)情況， 對油井參數(shù)進行動態(tài)調(diào)
整，保證其在合理工作狀況下運行。
3)嘗試長沖程、低沖速匹配。將沖程未調(diào)至
最大的井沖程調(diào)到最大，相應(yīng)地調(diào)小沖速，在保證
合理理論排量的前提下地面參數(shù)按長沖程、低沖速
匹配。
系統(tǒng)效率測試：
1)按時完成系統(tǒng)效率的普測，分析單井原因、
加大節(jié)能設(shè)備的應(yīng)用力度，重點是新技術(shù)、新
工藝、新設(shè)備的推廣應(yīng)用，對耗能設(shè)備有計劃地逐
步進行更換。
4 幾點認識
1)節(jié)能工作要統(tǒng)籌兼顧，全面考慮，一次措
施或調(diào)整，同時解決多個問題，取得多個效果或達
到多個目的。如換電動機與調(diào)參相結(jié)合，利用檢泵
時機調(diào)整泵徑，保證節(jié)能措施一步到位，實現(xiàn)節(jié)能
效益最大化。
2)合理匹配生產(chǎn)參數(shù)是發(fā)揮節(jié)能設(shè)備能力、
降低機采能耗的基礎(chǔ)和最基本措施，經(jīng)濟易行。參
數(shù)優(yōu)化首先要與油井的供液能力相適應(yīng)，同時以能
量消耗最低為基本原則，并根據(jù)實際情況的不同選
擇不同調(diào)參方案。
3)在實際油田生產(chǎn)中，生產(chǎn)是動態(tài)變化的，
總是存在著生產(chǎn)參數(shù)不合理的的情況，要求適時調(diào)
整。合理匹配抽油機井抽汲參數(shù)能夠有效地提高抽
油機的有效功率，從而提高系統(tǒng)效率，降低抽油機
單耗，達到節(jié)能的目的。
參考文獻：
[1]胡博仲大慶油田機械采油配套技術(shù)[M]．北京：石油工
業(yè)出版社．1 998：242-243．
[2]高敬德．電動機及電力拖動[M]．北京：石油工業(yè)出版社，
2001：1 75—1 98．
(收稿日期：2011-12—20)
己口I己年第j期石油石化節(jié)能』51

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