抽油機井能效對標示范區建設及效果評價

薛輝 徐麗嬌 范宇濤（.中國石油吐哈油田分公司；.中國石油西部管道公司）

溫米油田自1991年開發建設以來，隨著溫米油田的開發，原油產量逐年下降，含水上升，油田開發成本在不斷增加。目前，每年抽油設備耗電量約為2000×104kWh，占全廠總電量的50%。同時抽油系統的運行效率特別低，平均系統效率為21%，節能潛力很大。

1 能效對標的意義

為了實現抽油機井產量最高、能耗最低、工況最優的目標，大力開展了抽油井能效對標工作。主要采取了以下措施：

1）選取產液量較穩定的23 口抽油井作為標桿進行建設。

2）選擇各種節能設備進行單獨試驗，評價每種節能設備的優缺點。

3）各種節能設備在抽油機組進行組合試驗，找出最佳組合方式。

4）對抽油井抽汲參數、桿管組合按照A、B、C 進行分類并優化設計。

5）在同類抽油井中比超標桿，優化調整，最大程度地挖掘其節電潛力。

同時建立一套數據收集和上傳體系，實現對油井能效、工況實時監測；建立一套評價考核體系，實現對能耗實時分析和對比；最終建設一整套節能管理體系，用制度規范和約束日常工作，從而使節能工作得以長期而有效開展。

2 能效對標示范區的建設

2.1 節能新產品的試驗

采油廠于近幾年先后試用了抽油機永磁電動機、抽油機高滑差電動機、抽油機液力耦合裝置、抽油機變功率拖動裝置等不同性質的電動機，在控制柜上先后應用了變頻柜和柔性啟動柜。從試用情況看，每種新型節能設備應用后，均能使抽油機平均運行電流降低，平均運行功率因數提高，節電效果較以往配置相當明顯。

2.1.1 試驗節能電動機效果

下面是幾種節能電動機試驗效果，見表1～表3。

表1 普通電動機和永磁電動機效果對比

從各種電動機使用情況和節能效果才看，永磁電動機節能效果尤其明顯。經過試用，發現永磁電動機具有突出的優點。

1）效率高。永磁同步電動機的效率可達到90%以上。

2）功率因數高。平均運行功率因數在0.8以上。

3）起動力矩大、過載能力強。最大起動轉矩倍數達到3.6 倍。

表2 變功率電動機安裝前后節能效果

表3 變頻電動機安裝前后節能效果

2.1.2 應用節能控制柜節能效果

變頻調速的節能原理：

P（功率）=M(轉矩) ×V（轉速）

很顯然，降低了頻率，就降低了轉速，電動機的功率隨之下降，也就節約了電能，見表4。

表4 變頻控制柜使用效果

2.1.3 抽油機節能管理帶來的效果

1）油井優化設計。應用設計軟件，對泵掛、泵徑、沖程、沖速等參數和井下桿管優化，實現單井的個性化設計，達到節能降耗的目的。

2）油井間開管理。對間抽井進行量油、測動液面后關井，關井后每天測一次動液面，當液面恢復了200 米左右時起抽，起抽后每天量油、測動液面，當測試到沉沒度接近停抽前水平時停抽，這一段時間就是初定的間抽周期。

3）抽油機平衡度調整。抽油機平衡度的計算測試，通行的做法是測量出最大上行電流與最大下行電流，做出比值即為平衡度。國家的參照標準是平衡度在80%～110%之間為合格。

4）新型潤滑試驗。采用抽油機集中潤滑裝置將各潤滑點連接形成全密閉系統，用一個分配器按設計量向各潤滑點供脂，使潤滑狀況得到改善，減少摩擦損失。

5）皮帶調整裝置。電動機平移調整裝置，無須停抽油機，不需松緊電動機螺絲，只搖動搖把對皮帶進行調整，即可實現快捷平移，實現皮帶隨時可調，見表5。

表5 綜合措施效果

通過以上工作，抽油機系統效率比原來提高了5.1 個百分點。

2.2 開展節能綜合評價，優選節能設備最佳組合

根據抽油機節能試驗效果，認為抽油機采取永磁電動機+單井變頻控制柜+單井功率補償柜組合方式，能夠達到優化控制抽油機運行的目的。

永磁電動機由于其轉子在運行過程中無電流通過，不存在轉子電流損耗，因而在運行中能夠比一般異步電動機降低45%～60%的損耗。但是，卻存在啟動力矩大，電流過強、無法調速等缺點。

變頻控制柜實現了電動機的軟啟動，對電網無沖擊，從而減輕了電網及變壓器的負擔，降低了線損。同時操作方便，不需停產即可根據油井的實際供液能力，動態調整運行速度。

永磁電動機和變頻器配套應用。利用變頻調速裝置的軟起動功能能夠平穩起動永磁同步電動機，從而解決其振動及噪音大的缺陷；利用變頻調速裝置的頻率調節功能，能夠使永磁同步電動機的轉速無級可調，實現調速功能。

同時，我廠長期有專門人員對單井功率補償器進行維修，降低了抽油機運行中的變壓器和電動機的無功損耗，節約了線路的電能。

2.3 能效對標管理與技術對策

溫米油田機采系統效能指標見表6。

建立一套數據庫，對油井上傳數據（單井用電量、功率因數、系統效率等各項參數）進行查詢和分析對比，實時調整油井運行工況。

建立能效對標管理控制體系，分析采油廠能耗現狀，確立節能實施步驟；建立單井單臺試驗-單井多臺試驗-多井組合試驗的管理體系，形成溫米采油廠能效對標管理新方法。

表6 溫米采油廠機采系統(抽油機）能效指標

3 能效對標示范區經濟效益評價

經過對114 口抽油井能效對標管理，在一年內實施前后進行測試，結果見表7。

從測試結果計算直接節電量為：

（236.03- 190.50）× 365 × 114=191.41 × 104（kWh）

電費按0.72 元/kWh 計算，年節約電費137.82萬元。

表7 測試前后參數對比

4 總結

通過幾年來節能工作的大力開展，采油廠抽油機井能耗每年以20%的速度下降，抽油機的運行狀況得到了很大改善。下一步將按照已取得的經驗，深入開展能效對標研究工作，從技術與日常管理兩個方面進一步提高節能工作水平，為油田降本增效提供強有力的保障。