抽油机系统节能措施研究

抽油机系统节能措施研究

杨扬   曹宇坤

长庆油田第四采油厂  陕西靖边  718500

摘要：经济效益是企业一切工作的中心和出发点，一方面是扩大产出，一方面是控制投入，二者相辅相成，对油田抽油机管理系统也不例外，而多年来， 做为油田的一个基层采油单位，我矿历来更多注重的是措施增油上产，挖掘油层潜力，很少对减少投入和节约能源进行分析总结，其实抽油机指标的高低实  质上也是抽油机管理中节能工作的具体反映。

关键词:节能；调整；方向

经济效益是企业一切工作的中心和出发点，一方面是扩大产出 ，一方  面是控制投入，二者相辅相成，对油田抽油机管理系统也不例外，而多年来， 做为油田的一个基层采油单位 ，我矿更多注重的是措施增油上产 ，挖掘油  层潜力 ，很少对减少投入和节约能源进行分析总结 ，其实抽油机指标的高低  实质上也是抽油机管理中节能工作的具体反映。随着油田开发的不断深入，  采出液中含水率的不断升高，低产低效井的增加，原油的开采成本越来越  高，如何有效利用能源，把原油开采成本降低到最低限度，充分实现“少  投入，多产出”的高含水开发后期油田开采方式，已成为目前油田开采面  临的主题。近年来，为了实现节能降耗工作目的，在节能降耗技术方面引  入了大量的节能技术 ，如三功率电机、双速电机，直流无刷电机 ，无功补  偿等节能技术等。但是各井的生产情况存在差异，论述节能技术 ，能够达  到最佳的节能目的。

油田抽油机工作的对象就是“机、杆、管、泵”，对我们采油矿而言，和  节能降耗有直接关系的是地面的抽油机及其辅助系统，主要是在节电方面， 具体指标是抽油机的系统效率。和其它油田相比，我矿抽油机井平均系统  效率始终处于较低水平，尤其是在开发已20 多年的升平油田，老式抽油机  日趋老化，运行效率较低，同时又增加维护成本。2009 年我矿紧紧围绕“节  能降耗”这个中心，针对我矿抽油机管理现状,确定了“加强技术管理，合理  优化参数，提高系统效率，节约能源消耗”的工作思路。

1 某作业区抽油机系统在节能方面的几点工作

1.1 节能型抽油机和配电装置的应用

双驴头8型抽油机和其它类型的抽油机相比，在设计原理上采用的是 变参数四连杆机构，在运行过程中 ，游梁后臂及连杆的长度随悬点的位置 改变而改变，通过优化设计进一步减少曲柄轴扭矩波动，装机功率下降 50% 左右，从而达到节电目的。同时和节能配电装置组合，在同等条件下可以 使电机容量降低，通过实践证明 ，节电效果明显。

2008年，在F14区块投产的新井中有  18  口油井采用的就是双驴头8  型抽油机，配电系统采用的是22KW电机 ，这种组合节电效果更加明显，  在其它类型抽油机中选取产量接近的 2007 年投产的油井进行对比，单井输  入功率降低1.6KW，系统效率提高1.2个百分点，平均单井日节电38.4KWh， 节电率 27.6%。

1.2 合理的油井生产参数与节能的关系

根据抽油机井动态控制图和单井轨迹图，结合低沉没度井的治理工作，为低沉没度井选择合理的生产参数 ，有效的改善了油井工作状况 ，系统效  率进一步提高。2009年上半年，我矿油井调小参数共计 27 井次，平均单井  泵效由调参前的18.3%上升到25.8%，提高了 7.5 个百分点，平均单井系统  效率由原来的9.6%上升到  11.1%，提高了  1.5个百分点，平均单井沉没度  由 62m上升到131m，上升了 69m，； 换小泵9 井次 ，平均单井泵效由换泵  前 22.4%上升到 30.3%，提高了 7.9个百分点，平均单井系统效率由原来的  9.6%上升到10.2%,提高了 0.6个百分点，平均单井日节电 4.96KW?h。

2节能技术原理

目前在用抽油机井节能技术主要包括三功率电机、双速电机 ，直流无刷 电机，游梁式抽油机下偏杠铃改造和异步电机就地无功补偿等。

2.1 三功率电机

目前油井上使用的三功率电机都是由原电机进行回厂改造而成 ，三功率电机与原电机的区别在于定子绕组不同，定子绕组是一个串联绕组 ，是 一个有抽头的绕组。比如原电机为45kW的电机，在原绕组上增加2个抽 头，这样可以将定子绕组设计成一个为 45kW，另一个为 37kW，第三个为 26kW。控制柜中有一个电流检测电路，根据电流大小能够实现绕组的自动 切换。起动时可投入大功率绕组，运行时可投入小功率绕组 ，当电机满负 荷运行时，小功率绕组的效率和功率因数都很高。这样就较好地解决了“大 马拉小车”的问题。

2.2 双速电机

油井上所用的双速电机多数型号为ZYCYT315L-8/12，生产厂家为大庆 采艺技术开发有限公司，电机额定功率为  30/45kW，双速电机与普通电机 的区别在于定子绕组不同，该双速电机设计2套定子绕组，一套是8极绕

组，另一套为12 极绕组。配电箱内有一个转换开关，分高速和低速，可以   根据油井的供液能力，人为的实行高低速转换，从而达到节能降耗的目的。

2.3 直流无刷电机

直流无刷电机是用电子式控制（驱动器）来控制交流电机换相 ，得到类似直流电机特性（直流电机启动转矩大，从零转速至额定转速可提供额 定的转矩）又没有直流电机结构上的缺陷（普通直流电机碳刷及整流子在 电机运转时会产生火花，长时间会造成组件损坏）。三相交流电先经转换器 转换成直流，再由换流器转成三相电压来驱动电机 ，换流器一般由6个功 率晶体管（Q1-Q6）分为上臂（Q1\Q3\Q5）和下臂（Q2\Q4\Q6）连接电机 作为控制流经电机线圈的开关。当电机转子转动到霍尔感应器感应出另一 组信号的位置时 ，控制部又再开启下一组功率晶体管，如此循环电机就可 以依同一方向继续转动。

3 效果分析

目前在用抽油机井节能技术较多 ，但对于不同类型的油井 ，终究哪种节 能技术节能效果更理想。结合现场应用情况作具体分析。

3.1 三功率电机

目前在用的三功率节能电机30台，正常运行 22  口，6口泵况变差，2 口转换功能出现故障 ，不能处于节能状态运行。统计表明，单井日产液量 低 ，原配用电机功率大的井经过三功率改造后节能效果显著。分析原因认 为不节能的井由于日产液量高 ，大机型长冲程抽油机本身载荷就大，消耗 功率高 ，经过三功率改造之后，电机在低功率的状态下运行 ，形成了“小 马拉大车”的现象。

3.2 双速电机

目前在用双速电机202  台，双速电机最大的优点就是可以根据油井的 供液能力，手动高低速切换，电机功率在45 和30kW 之间灵活选择。实施 参数调整方便快捷，平均系统效率  36.5，与普通电机比较，平均系统效率 提高 7个百分点，节能效果显著。

3.3 直流无刷电机

直流无刷电机目前某矿在用12台 ，其中2口井泵况变差 ，其余10口 井节能效果统计表明，电机功率由之前的45kW降低到30kW  的节能效果 要比电 机 功 率由 之 前的   37kW   降 低 到    30kW   的 好。如   X1井， CYJY10-3-48HB，措施前：电机功率 45kW，有功功率9.05kW，系统效率 21.24%，措施后：电机功率30kW，有功功率 7.46kW，系统效率64.85%， 系统效率提高 43.61%。

如 X2 井，CYJY10-3-37HB，措施前：电机功率 37kW，有功功率 6.66kW，系统效率21.24%，措施后：电机功率30kW，有功功率3.9kW，系统效率  33.26%，系统效率提高12.02%。对于系统效率降低的 2  口井，经过现场落  实，这2  口井都存在泵漏失现象，泵校与改造之前对比有所下降，从而造  成系统效率下降。

3.4 无功补偿节电

油田在选配电机时为了起动顺利，不影响生产，一般按最大扭矩选配 电机，而抽油机起动后正常工作时平均转矩与最大扭矩相比只有1/3，因此 无功补偿配备能力一般也配备为电机额定功率的  30%左右。随着节能技术 的推广应用，无功补偿节电技术将会得到重视。

4结束语

探讨节能措施及实际节能效果，即三功率电机改造选井时应尽量少选 单井日产液量高于 50m3/d，将生产管理与节能措施相结合，加强基层小队 维修电工无功补偿维护技术学习，使单井无功补偿设备能够及时得到有效 维护，提高节能工作管理水平。结合油田生产实际 ，加强抽油机井的日常 管理，及时调整平衡率，加大调小参数及换小泵力度，可提高抽油机井的 系统效率，达到节能降耗的目的；同时抓好油井泵况及热洗管理 ，检泵后 要及时采取技防措施 ，有利于提高抽油机井系统效率 ；节能产品安装后 ，其 节能功效是随着油井工况和设备的完好状况而动态变化的。在油井工况不 变的情况下 ，节能产品必须维护到位；在油井工况发生变化的情况下 ，应 及时进行动态跟踪与调整，才能充分发挥该产品的节能作用。