抽油機控制器設備節能效果研究

姜海棠（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

抽油機控制器設備節能效果研究

姜海棠（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

摘要：在油田開采過程中，針對抽油機井能耗高，電能浪費嚴重的問題，對不同抽油機及控制箱設備進行組合測試，并對各組合的效果進行定量評價，優選抽油機與節能控制箱的最佳配合，以實現降低能耗的目的。節能型控制箱的綜合節電率隨原裝電動機有功功率利用率的增加而下降，針對功率利用率在30%以內的抽油機控制箱進行節能改造節電效果好，而當原裝機的有功功率利用率高于30%時，各類控制箱的節電率在5%左右，這時進行控制箱改造增加投資是不經濟的。該研究為抽油機井新井投產、措施井改造、節能優化，進一步降低油井能耗提供依據。

關鍵詞：節能；優化；控制箱；測試

抽油機能耗與抽油機懸點載荷、電動機裝機功率利用率、抽油機平衡狀況、抽油泵充滿程度等因素密切相關[1-2]，目前大部分研究只局限于假設其它條件不變的情況下，通過測試電動機耗電來證明各種節能技術的優缺點。而實際生產中，隨著節能技術的開展，抽油機工況是隨著開發工作的深入變化的，這要求對現有的一些節能技術或設備進行組合試驗研究。因此，以進一步提高抽油機井效率、實現節能降耗為目的，以某廠在用的幾種抽油機節能設備為基礎，開展了抽油機控制和驅動系統優化匹配的現場實驗。

1　測試方案

1）設備組合。研究不同類型的抽油機與電動機在不同的節能控制系統下的耗電情況，選擇抽油機與抽油機控制系統的最佳組合?，F場試驗測試CYJ10-3-37HB常規型抽油機、YCYJ10-5-37HB雙驢頭型抽油機、CYJ6-2.5-26HB常規型抽油機、CYJY6-2.5-26HB低矮型抽油機4種類型抽油機與常規控制箱、星-角轉換+靜態無功補償控制箱、動態無功補償控制箱、調壓節能控制箱4種類型節能控制系統不同組合時的耗電情況，見圖1。

2）選井原則。在對各種節能控制設備與某型號抽油機不同組合匹配進行現場試驗測試時，選擇具有相同泵徑、相同沖程長度、相近沖速、相近下泵深度的不同動液面的油井，即選擇不同電動機有功功率利用率，而其它參數相同或相近的油井進行測試。

圖1　抽油機與控制系統組合方案

3）測試方法。在保證安裝節能控制設備前后抽油機井的沖程、沖速、動液面等技術參數基本不變的情況下，測試安裝節能控制箱前后的耗電情況，以此評價方案的節電效果。

4）主要測試儀器、儀表。選用3165電力綜合參數測試儀（精度0.8級）、精密壓力計（精度0.4級）、秒表（分度值0.1秒）、先行-XA型綜合測試診斷儀（精度0.35級）、3266鉗形電力計（精度1.0級）。

2　測試結果

2.1測試原理

把某種型號抽油機與常規控制箱及常規Y系列電動機的組合稱為基礎型組合，而把該型抽油機與其它幾種節能型控制箱及常規Y系列電動機的組合稱為節能型組合，并將節能型組合的當量有功功率與基礎型組合的當量有功功率進行比較，用綜合節電率來評價各種節能控制設備的節電效果。計算公式[3-6]為

表1　節能設備配合試驗效果

式中：N當基——基礎組合的當量有功功率，kW；

N當節——節能組合的當量有功功率，kW；

N有基——基礎組合電動機所消耗的有功功率，kW；

N無基——基礎組合電動機所消耗的無功功率，kW；

N有節——節能組合電動機所消耗的有功功率，kW；

N無節——節能組合電動機所消耗的無功功率，kW；

k——無功當量折算系數，取k =0.10。節能組合的綜合節電率計算公式為

式中：δ——綜合節電率，%。

原裝電動機的有功功率利用率定義為

式中：δ1——原裝電動機有功功率利用率，%；

Nr基——原裝電動機的額定功率，kW。

節能設備配合試驗效果，見表1。按表1所設計的地面設備組合方案進行現場測試，綜合節電率的變化規律，見圖2。

2.2測試結果分析

1）各種控制箱的節電效果均隨電動機有功功率利用率的下降而提高。

2）對于常規6型、10型抽油機當原裝機的有功功率低于30%時，星-角轉換+靜態無功補償控制箱的綜合節電率最高；對于異相型6型、10型抽油機當原裝機的有功功率低于20%時，星-角轉換+靜態無功補償控制箱運行于節電率最高，效果好。

3）當電動機有功功率利用率低于15%時，跟蹤調壓節能控制箱的綜合節電率高于動態無功補償節能控制箱；當有功功率利用率大于15%時，跟蹤調壓節能控制箱的綜合節電率低于其它2種控制箱；且當電動機有功功率利用率高于40%時，跟蹤調壓節能控制箱幾乎無節電效果。

3　結束語

1）節能型控制箱的綜合節電率隨原裝電動機有功功率利用率的下降而提高。

2）從總體上看，星-角轉換+靜態無功補償與常規Y系列電動機配合的節能組合節能效果要優于其它2種節能組合。

圖2　節能設備配合試驗效果圖

3）試驗中，除CYJ10- 3- 37HB型抽油機以外，當原裝機的有功功率利用率超過30%，各類控制箱的節電率在5%左右，這時進行控制箱改造增加投資是不經濟的。

參考文獻：

[1]郭勤良，王釗，王群章，等.稀土永磁同步電動機在抽油機上的應用分析[J].石油礦場機械，2005，34（2）：54-56.

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[3]田連雨.抽油機井日常管理能耗節點標準的確定[J].石油工業技術監督，2014，30（6）：28-31.

[4]白連平，王玉生.游梁抽油機節能電動機選擇方法的討論[J].鉆采工藝，2007，30（2）：94-95.

[5]常瑞清，劉建春，李春紅.常規抽油機節能潛力分析[J].油氣田地面工程，2008，27（2）：43-45.

[6]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.

（編輯王古月）

DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2016.01.012

作者簡介：姜海棠，2002年畢業于黑龍江大慶石油學校，從事采油工程研究工作，E-mail：jhaitang@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市第五采油廠第五油礦技術隊，163514。

收稿日期2015-10-09