采取有效技術措施 降低機采系統能耗

付升（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

采取有效技術措施 降低機采系統能耗

付升（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

抽油機作為油田主要的耗能設備之一，在生產原油的同時也消耗了大量的電能。隨著油田開發進入高含水后期，油井井數不斷增加、產液量逐漸下降，機采節能形勢不容樂觀。為降低運行成本，實現節能降耗，結合井隊實際情況，采取了優化抽油機井工作制度、更換各種節能設備等技術措施，取得了一定的節能降耗效果，同時針對目前井隊機采節能工作存在的問題，提出了相應整改措施。

能耗 措施 效果

1 機采系統能耗現狀

2011年上半年系統效率測試84口井、137井次，井隊抽油機井平均單耗為11.42k W h/t、平均系統效率25.15%。平均單耗較高的主要原因是泵況和地層供液能力導致的液量低，見表1。

表1 井隊2011年上半年系統效率測試情況統計

2 具體措施及效果分析

2.1 優化工作制度[1]

對于單井而言，在油井生產情況和供電設備既定的情況下，影響油井機采耗電的主要因素即為抽油機井抽汲參數的組合，采用相對較為合理的抽汲參數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 調小參數

為了降低采油系統的容積損失及摩擦和慣性損失，根據九區一隊油井低產液、低流壓的實際情況，加大了調小參數的力度，以提高抽油機井泵效，保證其較合理的沉沒度。調小地面參數包括調小沖程和調小沖速：調小沖程有效沖程變小，沖程損失率變大；調小沖速降低循環次數，減小桿柱的交變載荷。調小沖速效果好于調小沖程，因此調小參數時優選調小沖速，調小參數97井口效果對比見表2。

表2 抽油機井調小參數措施前后節能效果對比

2.1.2 參數匹配

較低的沖程會增加沖程損失，較高的沖速導致抽油機井慣性損失和摩擦損失增加。因此，合理優化生產參數，減少沖程損失和降低循環次數能有效地降低系統能耗。按長沖程低沖速原則匹配參數3口井，見表3。

表3 抽油機井長沖程低沖次參數匹配措施前后節能效果對比

2.1.3 換小泵徑

對流壓較低、泵徑較大、沖速無法繼續下調的井，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口井換小泵徑效果對比見表4。

表4 抽油機井換小泵徑措施前后節能效果對比

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，通過調小抽汲參數（堵水時換小一級泵5井次，堵水后調小沖程1井次、調小沖速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 抽油機井堵水措施前后節能效果對比

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，提高了設備運行效率。換小機型6口井，均為CY JY 10-3-37H B換CY J6-2.5-26H B，見表6。

表6 抽油機井換小機型措施前后節能效果對比

2.2 更換節能電動機[2]

目前抽油機井普遍應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都大大降低，損耗也明顯加大。針對這種現狀，在生產中應用了多種類型節能電動機，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

永磁同步電動機節能原理是轉子轉速與定子旋轉磁場完全同步，無轉差損耗，轉子不需要外加勵磁電源，消除了勵磁損耗，因此具有功率因數較高且效率曲線平坦的特點，達到了提高功率因數，降低無功損耗的目的，21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能效果對比

2.2.2 調速電動機

雙速電動機啟動力矩大，恒轉矩，啟動電流平穩，正常生產時可降低電動機額定功率，保證參數的合理匹配，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液、低流壓、低泵效井，解決低理排、低流壓、低產液井熱洗問題。熱洗時把電動機調至高擋位置，增加泵理論排量、提高熱洗質量、延長熱洗周期、縮短熱洗時間、減少熱洗次數，達到增油節氣的目的，3口井采用雙速電動機的效果對比見表8。

表8 抽油機井換調速電動機措施前后節能效果對比

2.2.3 三相高轉差率雙速電動機

高轉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能改造。YCHD系列抽油機一體化節能拖動裝置采用超高滑差啟動、雙速運行、無功補償節能方式。具有轉差率高（保證值為7%）、啟動力矩大，過載能力強、運行特性平滑、堵轉電流小、堵轉力矩大的特點，可有效減小抽油系統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差率雙速電動機措施前后節能效果對比

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；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），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，實現了對電動機的軟轉矩啟動和軟轉矩停機，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11。

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能效果對比

2.3 更換節電箱

針對配電箱老化問題及功率因數低的情況，采取逐漸更換節能配電箱的形式淘汰老化的配電箱。

2.3.1 智能型抽油機節電控制器

采用無功就地補償節能措施，降低無功、提高功率因數；具有星型和角型兩種接線方式，根據油井負荷及電流的變化情況自動轉換接線方式以適應抽油機的運轉狀況，達到節電的目的；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 T B B W型抽油機智能節電箱

將微課運用于我校第一學段識字教學課堂，有效地激發了學生學習語文的積極性，提高了學生的識字興趣、識字能力。但同時也發現，微課并不適合所有的教學內容，需要根據所教內容做出相應調整。微課與學科整合的應用研究還處于起步階段，微課如何應用于識字教學將是一個值得長期研究和關注的課題。

采用電容補償，降低無功、提高功率因數；具有星型和角型兩種接線方式，根據油井負荷及電流的變化情況自動轉換接線方式以適應抽油機的運轉狀況，達到節電的目的；延時自動啟動降低了電動機的啟動電流。6口措施井效果對比見表13。

表12 抽油機井換智能型抽油機節電控制器措施前后節能效果對比

表13 抽油機井換T B B W型抽油機智能節電箱措施前后節能效果對比

2.3.3 Z D C-V D-380 V微電控制箱

微電腦對電動機功率變化跟蹤監測，適時控制電動機斷續供電運行，減少或消除發電狀態下的各種損耗。應用可控硅調壓，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Z D C-V D-380 V微電控制箱措施前后節能效果對比

2.3.4 智能化多功能調速裝置

改善電動機運行特性，動態調整工作參數。人為地改變電動機的機械特性，大扭矩、低速啟動，以實現與負荷特性柔性配合，從而降低電動機損耗、減小機械沖擊、提高系統效率；高精度、寬范圍調速，根據油井負荷的變化及時調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速裝置措施前后節能效果對比

2.4 更換節能變壓器

10口井高耗能變壓器換成節能變壓器，節能效果，見表16。制定節能措施。

表16 抽油機井換節能變壓器措施前后節能效果對比

3 存在問題

3.1 存在問題

1）井隊耗能設備較多，部分節能設備失去節能功能。井隊31口井安裝高耗能變壓器，23口井裝有常規Y系列電動機。61口井節電箱裝有電容器，目前已有11口井節電箱內的電容器泄漏，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）節能設備的日常維護不到位，如何能最大限度地延長其節能功能，實現效益最大化，需進一步摸索和改進。

3）部分參數匹配不合理。目前還有部分井沖速受電動機輪徑的影響無法下調；利用檢泵時機換小泵徑；理論排量較低，如再下調影響熱洗質量。上述原因導致參數匹配不合理。

4）地層供液能力低。沉沒度在100m以下，示功圖供液不足或嚴重影響的井43口，平均單井產液10.41t/d，平均沉沒度43.80m。

3.2 整改措施

油井參數匹配：

1）根據生產實際，適合使用調速電動機，生產時用低速擋，熱洗時用高速擋，達到合理匹配參數，生產和熱洗兼顧。

2）根據生產情況，對油井參數進行動態調整，保證其在合理工作狀況下運行。

3）嘗試長沖程、低沖速匹配。將沖程未調至最大的井沖程調到最大，相應地調小沖速，在保證合理理論排量的前提下地面參數按長沖程、低沖速匹配。

系統效率測試：

1）按時完成系統效率的普測，分析單井原因、

加大節能設備的應用力度，重點是新技術、新工藝、新設備的推廣應用，對耗能設備有計劃地逐步進行更換。

4 幾點認識

1）節能工作要統籌兼顧，全面考慮，一次措施或調整，同時解決多個問題，取得多個效果或達到多個目的。如換電動機與調參相結合，利用檢泵時機調整泵徑，保證節能措施一步到位，實現節能效益最大化。

2）合理匹配生產參數是發揮節能設備能力、降低機采能耗的基礎和最基本措施，經濟易行。參數優化首先要與油井的供液能力相適應，同時以能量消耗最低為基本原則，并根據實際情況的不同選擇不同調參方案。

3）在實際油田生產中，生產是動態變化的，總是存在著生產參數不合理的的情況，要求適時調整。合理匹配抽油機井抽汲參數能夠有效地提高抽油機的有效功率，從而提高系統效率，降低抽油機單耗，達到節能的目的。

[1]胡博仲.大慶油田機械采油配套技術[M].北京:石油工業出版社,1998:242-243.

[2]高敬德.電動機及電力拖動[M].北京:石油工業出版社,2001:175-198.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.03.020

付升，2005年畢業于大慶石油學院，從事采油工程工作，E-mail：huqingmei@petrochina.com，地址：黑龍江省大慶市第五采油廠第一油礦九區一隊，163513。

2011-12-20)