游梁式抽油機井發電問題探討

張忠杰（大慶油田技術監督中心）

游梁式抽油機因其技術成熟可靠，一直是油田主力采油設備，游梁式抽油機在整個工作循環內載荷是不均勻的，如果平衡狀況不好，無論上沖程還是下沖程都會引起抽油機對電動機做功，使電動機處于發電運行狀態，也就是出現發電現象，此時抽油機運行就是一個電能轉換機械能與機械能轉化電能的過程[1-3]，這種現象會引起抽油機整個系統效率降低、能耗增加，同時還會造成電網能量反復吞吐問題，會影響電網的供電質量。

1 游梁式抽油機井發電變化規律

為了研究抽油機發電量受平衡狀況的影響規律，在標準模擬井（常規游梁式抽油機CYJ10-3-37HB，泵深1000m）應用日置3169功率分析儀，分別測試了同種工況不同電流平衡率的電參數，通過測試結果分析發現，由于游梁式抽油機固有的運動和動力特性，在不采取任何控制措施的情況下，無論怎樣調整平衡，電動機發電現象大部分情況下都存在，只是受平衡影響發電多少不一樣，即發電電量不一樣，見表1。

從不同電流平衡率發電變化情況可以看出，隨著電流平衡逐漸增大，上沖程呈現發電從零逐漸增大的變化趨勢；下沖程呈現從發電較大到接近零的變化趨勢，發電越小，抽油機能耗越低。

表1 標準井不同平衡率能耗測試數據

2 目前對發電的處理方法

石油天然氣行業標準SY/T5264—2006《油田生產系統能耗測試和計算方法》規定，在計算輸入功率時，要減掉發電，也就是認為抽油機把電網輸送來的電又返回給電網一部分。大慶油田進行節能產品評價時執行該標準，而國內有其他油田把發電電量算到已耗電量部分。

2.1 發電不同處理方法對抽油機井系統效率值的影響

表2 不同發電處理方法抽油機井系統效率計算

表3 不同發電處理方法對節能產品評價影響表（標準井泵徑φ44mm、沖程3m、沖速9min-1）

從表2標準井系統效率分析可以看出，如果按行業標準SY/T5264—2006，計算電動機功率時減掉發電，與不減發電對比，所計算出的抽油機井系統效率要平均高出6.5個百分點。

2.2 發電不同處理方法對節能產品評價的影響

從表3可以看出，如果按行業標準SY/T5264—2006，計算電動機功率時減掉發電，所計算出的節能產品效果要遠低于不減發電的效果，這就是有時現場測試的效果要好于正式評價效果的原因之一。

3 發電是否再利用試驗

3.1 變壓器下端發電測試試驗

通過一個變壓器同時給下端的標準井抽油機和作業機供電，標準井工況是泵徑φ44mm，沖程3 m，沖速9min-1，液面860m，作業機空載運行，采用3套3169功率分析儀分別在抽油機和作業機同時和分別運行的情況下，在分線路和總線路上同時測試（圖1），觀察電表有反轉現象，說明有發電返回到電表上。電量測試數據見表4。

圖1 變壓器下端發電測試流程圖

表4 標準井變壓器下端抽油機和作業機耗電測試數據

從表4測試結果看出，作業機和抽油機同時運轉，和二者單獨運轉合計相比，總的發電電量和有功電量均減少，說明發電已被作業機利用了一部分。

3.2 變壓器端發電測試結果

在標準井抽油機的電動機端和給標準井供電的變壓器端各安裝一套3169功率分析儀，啟動標準井抽油機運行，分別在不同液面情況下同時測試這兩端的有功功率和發電功率。

變壓器上端測試數據分析說明，發電可以返回到變壓器上端電網上，但返回比例很小，只有1%左右的發電電量返回到了變壓器上端，大部分都在返回路上損耗掉了。

4 結論

1）電動機發電量可以被同一變壓器下的其它電器所利用，但大慶油田大部分都是一臺變壓器帶一口抽油機井，所發出的電量基本都被損耗掉了，已無法被電網上其它電器所利用。

2）既然發電量無法被電網有效利用，在評價節能產品效果和計算系統效率時，不應該減掉發電，所以有必要修改節能產品評價標準。

3）完全消除發電的節能技術應該是抽油機井節能技術的合理發展方向。

4）發電返回電網對電網的供電質量產生多大影響還有待于電力專家們開展進一步研究工作。

[1]金鋒.抽油機節能研究[J].油氣田地面工程,1998,17(5):1-4.

[2]張繼震,馬廣杰,孫景麗,等.游梁抽油機的用電發電與節電[J].石油礦場機械,2001,30（4）:36-38.

[3]孫正貴,徐軍,匡耀武,等.游梁式抽油機的倒發電現象的消除與節能[J].承德石油高等專科學報,2003,5（1）:28-30.