降低單井電量計量誤差的措施與途徑

朱益飛楊 梅朱 海 戴劍飛

1.中國石化勝利油田分公司 孤東采油廠 （山東 東營 257237）

2.中國石化勝利油田分公司 技術檢測中心 （山東 東營 257000）

降低單井電量計量誤差的措施與途徑

朱益飛1楊 梅1朱 海1戴劍飛2

1.中國石化勝利油田分公司 孤東采油廠 （山東 東營 257237）

2.中國石化勝利油田分公司 技術檢測中心 （山東 東營 257000）

結合油田生產實際，分析了影響單井電量計量誤差的主要因素，提出了降低計量誤差的措施與途徑，并對實施效果進行了分析，經濟效益和社會效益顯著。

單井 電量 計量誤差 措施

目前勝利油田孤東采油廠有機械采油井2 600多口，采油廠機采系統效率36%左右以及油井功率因數在0.7左右徘徊，全廠低效率井 （系統效率＜25%）約占油井總數的18%。為做好單井生產成本考核，加強單井用能分析，降低噸油生產能耗，采油廠從20世紀90年代末開始，相繼給各油井安裝了電量計量儀表，每日在錄取單井產量的同時，讀取各單井的日用電量，以便更好地開展單井用電分析和單井成本考核，及時跟蹤單井的產量變化情況。從近幾年測試情況來看，油井電量統計數據與現場測試數據相對比存在較大電量計量誤差 （平均電量計量誤差達到3%以上，單井電量計量誤差達到10%以上的油井約占測試總數的1/3），這對開展油井用電分析和單井考核產生很大影響。為此，我們在調查研究的基礎上，提出了《降低單井電量計量誤差的措施與途徑》這一重要的研究課題。

1 影響單井電量計量誤差的因素分析

我們通過現場調研、問題分析、數據統計等方法尋找癥結問題，對影響單井電量計量誤差的因素進行了分析。2010年全廠抽油機能耗測試數據中，對318臺測試電量與電表統計電量對比造成單井電量計量誤差大的原因進行調查分析。表1為2010年孤東采油廠機采系統效率測試測試電量與電表統計電量對比情況統計表。

表1 2010年采油廠機采系統效率測試測試電量與電表統計電量對比情況統計表

通過研究分析，找出產生單井電量計量誤差的影響因素，主要有以下幾個方面：

（1）單井電能表計量準確度低。通過對目前在用的全廠2 600余塊單井電量計量儀表計量準確度進行檢查和調查統計分析。經現場檢查和統計調查98%的電能表單獨安裝在計量箱內，電能表密封性能良好，不易受到風沙的干擾；2%的電能表安裝在油井控制箱外，雖易受到風沙的干擾，但電能表自身密封良好?，F場在用大多數電能表計量準確度為2.0級，部分為2.5級，電能表計量準確度低，影響計量結果準確性。

（2）電能表選型不合理。通過對2010年測試數據進行分析，發現有189臺抽油機存在不平衡問題，而不平衡抽油機均存在倒發電現象；對現場在用電能表型號進行現場調查，均為DT862系列三相四線有功電能表，這些機械電能表不適合倒發電油井的電量計量。

（3）倒發電干擾。經現場試驗和室內實驗表明，倒發電干擾對機械式電能表計量誤差有較大影響，抽油機倒發電量越大，對機械式電能表計量誤差的影響也就越大，而對電子式電能表影響較小，幾乎可忽略。

（4）單井電能表周期標定難度大。由于油井電能表使用數量大，又在野外工作，電能表離線送檢工作量大，油井電能表超期使用現象普遍存在，造成單井電量計量誤差大。造成單井電能表周期標定難度大的主要原因是傳統的電能表周期標定是采用離線標定，由于采油廠油井數量大，采用定期離線標定一方面需要大量的備用電能表；另一方面，單井電能表離線定期標定需要油井停井作業，這對原油產量任務重的采油廠來說本來產量就很緊張，僅僅是為了解決電能表的定期標定問題而大面積停井作業是不現實的。

（5）諧波干擾。目前勝利油田孤東采油廠油井用各種節能控制變頻設備已達659臺，其良好的節能效果和優良的調速控制性能已成為油田開發生產的重要設備資源，但由于變頻器在輸入回路中產生的高次諧波電流，對供電系統、負載及其他鄰近電氣設備產生干擾，尤其是在高精度儀表、微電子控制系統等應用中，諧波干擾問題尤為突出。經對油井變頻設備使用較多的線路現場監測，主要存在3次、5次、7次和9次諧波信號，其中3次和5次諧波尤為突出。油井電網諧波的存在會對傳統有功電能表計量產生較大影響，由于存在電網諧波干擾污染，則會導致電能表計量值嚴重偏低。

2 降低計量誤差的措施與途徑

針對影響產生單井電量計量誤差的主要因素，提出降低計量誤差的主要措施與途徑：

（1）逐步更新單井電量計量儀表。目前，采油廠在用的單井電量計量儀表以機械式2.5級或2.0級DT862－2型三相四線有功電能表為主，使用年限長，計量準確度低。選用1.0級的DTS634型三相四線電子式有功電能表逐步淘汰在用的2.5級或2.0級DT862－2型三相四線有功電能表。同時，對新上油井電量計量儀表要求全部采用1.0級的DTS634型三相四線電子式有功電能表。主要解決單井電量計量準確度低的問題。

經檢查，全廠已實施淘汰更新在用的2.5級或2.0級DT862－2型三相四線有功電能表200塊。實施后單井電量計量儀表的計量準確度由原來的2.5級或2.0級提高到1.0級，達到測試技術標準要求。

（2）選擇合適型號的電能表。為了解決抽油機不平衡對油井電量計量儀表計量誤差的影響，我們在廣泛開展調查研究的基礎上，提出了采用三相四線電子式有功電能表替換機械式三相四線有功電能表的技術改進方案。對抽油機測試中發現的不平衡油井原使用的DT862系列機械式三相四線有功電能表進行淘汰，改用合適的DTS634型三相四線電子式有功電能表，以解決了油井電量計量儀表選型不合理的問題。對于采用變頻控制存在一定諧波信號干擾的油井，宜采用DT862系列機械式三相四線有功電能表。

經檢查，采用DTS634型三相四線電子式有功電能表與采用DT862系列機械式三相四線有功電能表相比，油井電量計量誤差明顯減小，取得了很好的改進效果。

（3）加強油井平衡管理。實驗表明，抽油機運行不平衡，既會增加能耗，影響抽油機設備的使用壽命，又會產生倒發電現象，而且抽油機運行不平衡越嚴重，其產生的倒發電量也將越大。對于現場在用的DT862系列機械式三相四線有功電能表來說，抽油機產生倒發電量越大，對電能表電量計量的干擾也就越大，就會產生更大的計量誤差。因此，要消除抽油機倒發電對機械式電能表的干擾，關鍵在于解決抽油機運行的不平衡問題。通過加強油井平衡管理，及時調整抽油機平衡度，提高油井抽油機運行平衡率，從而避免抽油機倒發電干擾，提高電量計量準確度。同時，對抽油機平衡塊已調整到仍未達到平衡要求的，不能消除抽油機倒發電干擾的油井，實施電子式電能表替代機械式電能表的技術措施。

經檢查，通過實施強化油井平衡管理，2011年1～8月份，抽油機運行不平衡問題得到有效改善，不平衡油井數量與去年同期對比減少了37臺。同時，對不平衡油井實施更新計量儀表措施，油井電量計量誤差明顯減小，取得了很好的改進效果。

（4）改進標定方法，改離線標定為在線標定。目前采油廠在用的2 600余塊油井計量電能表，除電能表使用前進行入廠檢定外，只有在2006年初對其中的2 100塊電能表進行過大規模集中離線標定和調修。由于油井電能表數量大，且離線檢定電能表拆裝需要油井停井作業，將直接影響到采油廠產量的完成，所以油井電能表周期標定一直是一個老大難問題。為此，我們提出了利用0.1級的WT-5103Ⅰ多功能電能表現場標定儀對現場有功電表進行在線標定的技術方案，優先實施對單井電量計量誤差大的電能表進行在線標定和調修，以解決電能表的周期標定難問題，提高計量準確度，將電能表計量誤差控制在儀表允許誤差之內。

（5）改進諧波抑制措施。目前，勝利油田孤東采油廠油井變頻控制設備有656臺，采取的具體諧波抑制措施有：①檢查各變頻器用于抑制諧波干擾的電抗器是否良好；②適當提高變頻器的載波頻率。一般變頻器出廠值載波頻率在較低值，目的是為了減少IGBT的功耗。載波頻率從2kHz提高到16kHz時，即增加8倍，功耗約增加了2～2.5倍，而發熱量增加4～6倍，當載波頻率提高后，輸出電流波形正弦性能變好，毛刺減少，波形光滑，所以適當提高載波頻率，對抑制或減少諧波有利；③為抑制變頻器的發射干擾和感應干擾，抑制電動機的電壓波動效應，在變頻器的輸出電路中調整串接電抗器，對抑制5～19次諧波效果顯著；④控制電抗器上的電壓降約在額定電壓的3%，使諧波抑制效果為最佳。圖1和圖2分別為變頻控制柜輸入側電壓波形圖和輸出電壓側波形圖。

采取措施后，油井用變頻柜的諧波信號得到有效抑制，消除了因使用變頻控制設備而引起的電網諧波污染，從而避免因諧波干擾的存在而產生油井電量計量誤差。

表2 2011年1至8月采油廠機采系統效率測試測試電量與電表統計電量對比情況統計表

圖1 變頻控制柜輸入側電壓波形圖

圖2 變頻控制柜輸出側電壓波形圖

3 實施效果

（1）降低了油井電量計量誤差，提高了單井電量計量準確度，有利于開展油井用電分析和單井考核。表2為2011年1～8月孤東采油廠機采系統效率測試測試電量與電表統計電量對比情況統計表。從表2可以看出，全廠單井平均電量計量誤差由原來的3.01%降低到1.47%。

（2）節能效益顯著提高。全廠平均機采系統效率達到41.66%，油井平均功率因數達到0.837，與去年同期相比分別提高了2.95%和0.010，取得了良好的經濟效益。

（3）解決了油井電能表得不到周期標定的問題，具有良好的計量標定效益，又避免了油井電能表離線標定對油井產量的負面影響，提高了油井的生產時率，降低了生產成本，減少了油井電能表離線標定所需的拆裝、運輸等大工作量和重復勞動。

4 結束語

降低單井電量計量誤差，提高了單井電量計量準確度，是油田開發企業深入開展精細管理工作的重要內容之一。為降低單井電量計量誤差，應采取選用高準確度的電子式電量計量儀表逐年更新低準確度等級的機械式電能表；要通過加強油井抽油機平衡監測與管理，提高油井平衡度，盡量減少油井倒發電現象；通過開展油井變頻器應用技術研究，強化電網諧波干擾抑制措施，避免諧波污染，以及因使用油井變頻控制設備而產生電量計量誤差的影響；要針對油井電能表離線標定的負面影響，應有重點、分批、定期組織開展油井電能表在線標定和現場調修，以確保電能表的實時計量準確度。

[1]朱益飛,孔慶紅.電能表檢定周期內超差原因分析與對策[J].計量與測試技術,2003(4):28-30.

[2]鄭堯，李兆華.電量計量技術手冊[M].北京:中國電力出版社,2002.

[3]劉磊,李波,周勝利,等.油田電網中諧波的危害與電能質量的測試[J].賽爾電能質量 2011(8):57-58.

Combined with the production practice in oilfields,analysis focuses on the main factors influencing the measuring errors of single well electricity.Then some measures and approaches to reduce the measuring errors are put forward.Finally,through the analysis on its practical effect,it is shown that these measures have obvious economic and social benefits.

single well;electricity;measuring error;measures

朱益飛（1967-），男，現從事油田技術質量監督工作。

尉立崗

2011-09-19▌