溫米抽油井節能系統技術改造及分析評價

汪征宇（吐哈油田技術監測中心）

溫米抽油井節能系統技術改造及分析評價

汪征宇（吐哈油田技術監測中心）

針對抽油機用電負荷逐年提升，能耗與生產的矛盾日顯突出，采取對低產液單井加裝一體化控制柜的方法，實現對單井運行狀況的實時檢測、記錄和遠傳，達到了優化控制抽油機運行的目的。在溫五區塊、紅胡區塊和米登區塊選取96口低效產液抽油機井作為實施對象，測試綜合節電率為17.61%，節電效果明顯，性能穩定；單井綜合節電率達15%以上，功率因數在0.8以上。

抽油機 節能系統 改造 評價

2008年溫米采油廠對試運行的4口“H SC系列”抽油機變頻控制裝置進行節電效果測試評價，經測試綜合節電率為17.61%，節電效果明顯，性能穩定，因而向公司節能主管部門推薦使用該裝置，該建議得到采納，通過了中國石油天然氣股份有限公司勘探與生產分公司審查，確定為勘探與生產分公司2010年重點節能投資項目。至2011年6月底完成在這96口抽油機井H SC一體化變頻控制裝置，通過單井遠距離遙測控制系統，實現了機采井電能數據、設備運行參數的自動采集，并達到了遠程自動調參，遠程啟停、監控的數字化管理功能。

1 項目節能技術改造

該節電項目建設主要包括2部分：推廣應用抽油機一體化變頻控制技術與遠程監控，為抽油井能效監測與地面參數動態調整提供條件；建立抽油井能耗與效率實時監測分析與優化系統。

按照實施方案9月底基本完成，96套遠程監控與變頻控制一體化控制柜已安裝調試完畢。各項參數的實時監控、系統分析軟件正在調試與試運行。

1.1 抽油機變頻一體化控制技術

變頻調速技術的實施可實現以下功能：1）變頻器軟啟動功能：啟動時電流小，對電網沖擊小，能耗降低。減小對電動機、減速箱、抽油機等機械的沖擊，延長相關設備的使用壽命。軟啟動和降沖速可延長抽油機壽命及油井免修期20%以上。

2）變頻器控制上下行程速度功能：實現設備上、下行程自動識別，從而改變抽油機上、下行程的運行速度。另外，抽油機沖速可以在1~6范圍內任意調節，可使抽油機的抽汲參數對不同油井而言有不同設計。適當調節，能提高泵的充滿系數，減少泵的漏失，從而提高泵效達到增產目的。沖速的任意調節，還可不停機調節產量，解決了因更換皮帶輪調速造成的停產，從而提高了生產效率。

3）分段轉速控制功能：通過變頻器對抽油機轉速進行調節，根據抽油機的特殊工況，把轉速控制細化為上沖程轉速和下沖程轉速分段控制，可實現上沖程時電動機工作在50H z，下沖程電動機工作在20～30H z，達到快提慢放功能，從而降低漏失，提高泵效。

4）高效制動功能：變頻器實現制動控制方式，能自動跟蹤電動機的負載調整電壓及頻率，將抽油機發電狀態時產生的能量用電阻就地消耗。可減少電動機發熱，消除電能反送，這相當于綜合了變電壓節能和超越離合器節能。

1.2 單井系統效率實時監測與優化技術

新增W e l l Vi e w機采井遠程監控系統以及Ef f St a r系統效率軟件分析技術平臺，可實現以下系統功能：

1）數據遠傳功能（G PRS數據發送模塊D TU）：能夠對抽油機載荷（最大值與最小值）、電流（Ia、Ib、Ic） （最 大 值 與 最 小 值）、 電 壓（Ua、Ub、Uc）有效值、有功功率、無功功率、功率因數、上下沖程最大電流值、上下沖程功率、平衡率、油套壓、日用電量、累計電量、沖速、系統狀態、采集時間等數據的遠程上傳。

2）W e l l Vi e w監控功能：系統具有示功圖、電流圖、電流、電壓等參數的實時數據、歷史數據查詢功能，根據長時間的參數變化情況，方便快速分析。現場數據通過G PRS系統上傳到采油廠中心控制室操作站，實現實時抽油井遙測數據的顯示，顯示抽油井的線電壓、三相電流、電動機負荷等；顯示抽油井的實時工況，使用動畫顯示、圖標、文字來直觀描述當前設備的狀況，如提供啟停、掛牌維修、停止使用等狀態顯示圖、棒圖、曲線等專業功能，同時可提供或建立專家庫實現比較、存儲、調入打印等功能。

3）Ef f St a r系統效率實時監測分析與優化功能：結合變頻調速技術，根據當前示功圖動態調整抽油機的沖速，讓抽油機保持在最優生產參數下運行，對油井系統效率進行實時分析與計算，同時提供完整的抽油井系統效率生產統計報表。

4）以網頁形式發布計算結果，同時也可以完成各種歷史數據、曲線的查詢。

2 系統優化效果分析

2011年5月19日完成96口抽油井節能改造前的測試，其中實測井數為93口，另有3口因大修停井未測試。安裝改造完工后經調試正常于10月12日進行了第二次測試，實際施工安裝96口，經過現場第二次抽測47口井只有29口井的測試數據滿足評價數據要求，第三次補測了19口井，本報告共評價48口井，由于各種因素影響，在報告中有48口井未作評價。48口井的系統效率及綜合節電率分析評價見表1。

表1 安裝前后性能數據對比

3 單井實時數據監控與系統軟件應用效果分析

按照實施方案，96套遠程監控與一體化控制柜已安裝調試完畢，各項參數的實時監控、系統分析以及W EB發布軟件運行正常，達到了預期目的。

1）實時監測系統實現了七大功能，即抽油井實時運行監控、電參量與示功圖、抽油井平衡狀況、示功圖疊加對比、任意時間段單井用電量查詢、系統效率分析、單井異常報警信息。目前運行性能穩定，數據準確，為實時優化工況、開展能效對標提供了保障。

2）實時監測與人工測試數據對比分析表明，該系統監測數據符合現場實際，對于間開井、產狀變化井，實時監測取得數據在優化工況方面更具指導意義。

3）對電參數實際測試與遠傳監控顯示數據比對見表2。

表2 井不同運行工況的測試對比

經驗證，油井井況及沖速變化不大時，上傳電參數與現場實際測試數據基本一致。除H 102井沖速變化較大無可比性外，W 5-78井最大偏差1.39，W Q8井最小偏差0.1，達到了預期目的。

4 經濟效益分析

一體化控制調參年節約電量180.34×104k W h，電費按0.72元/k W h計算，年節約電費129.85萬元（SY/T6422—2008《石油企業節能產品節能效果測定》）。

根據溫米采油廠每年平均地下檢泵約80臺次，全廠263口抽油機中共安裝抽油機一體化變頻控制柜96臺，變頻運行平均在30~40H z之間，這樣計算，平均檢泵周期延長1/4，每年平均減少檢泵次數20臺次，按照往年平均每臺次檢泵人工、材料費用共6萬元計，每年減少檢泵費用120萬元。

投入產出比：

購置費388萬元（用合同價）+安裝調試費75萬元（包括安裝材料、電纜等）+評價費25萬元=488萬元；投資回收期為1.91年（G B/T15320—2001《節能產品的評價導則》）。

5 結論

測算結果表明，通過項目優化改造，功率因數提高了0.2，平均單耗下降了0.49k W h/（100m·t），系統效率提高了4.24%，綜合節電率為25.55%。96口措施井每年可節約電量180.34×104k W h，節約電費129.85萬元，投資回收期約為1.91年，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

10.3969/j.i ssn.2095-1493.2012.010.006

汪征宇，1987年畢業于中央廣播電視大學，副總工程師，主管技術監測中心節能、無損檢測、工程監理工作業務，E-m a i l:z h y w a n g j l@163.com，地址：新疆鄯善火車站鎮吐哈油田大院技術監測中心，828202。

2012-08-08）