SURF抽油機運行優(yōu)化控制技術(shù)節(jié)能測試研究*

魏延富陳祥光孫大奎張敏

（1.北京理工大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院；2.吉林油田新木采油廠；3.哈爾濱索菲電氣技術(shù)有限公司）

SURF抽油機運行優(yōu)化控制技術(shù)節(jié)能測試研究*

魏延富1陳祥光1孫大奎2張敏3

（1.北京理工大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院；2.吉林油田新木采油廠；3.哈爾濱索菲電氣技術(shù)有限公司）

SURF抽油機運行優(yōu)化控制技術(shù)，通過電動機變速實現(xiàn)地面設(shè)備與井下桿管設(shè)備單產(chǎn)損耗率最小、單產(chǎn)能耗最小，它是綜合性降損節(jié)能全面解決方案。在生產(chǎn)井上的實際應(yīng)用測試表明，節(jié)能降耗效果明顯。

游梁式抽油機 優(yōu)化運行控制 節(jié)能評價

SURF抽油機運行優(yōu)化控制技術(shù)是一種用于游梁式抽油機運行的實用驅(qū)動控制技術(shù)，核心是保持抽油機原設(shè)備構(gòu)成完全不變，僅通過電動機主動變速，合理改變抽汲頻率和柱塞在抽汲過程中的速度分布規(guī)律，減輕地面?zhèn)鲃酉到y(tǒng)和整個桿柱的結(jié)構(gòu)和疲勞環(huán)境，實現(xiàn)按井下供液量自動調(diào)參、提高泵效、降低機械受力與損耗、降低系統(tǒng)能耗等綜合目標(biāo)[1]。

1 裝置組成

應(yīng)用SURF抽油機運行優(yōu)化控制技術(shù)原有抽油機設(shè)備無須改變，僅須安裝單井地面調(diào)控與驅(qū)動裝置及傳感器件，主要由三部分構(gòu)成：在電動機前加裝了SURF公司提供的驅(qū)動控制柜，在電動機內(nèi)加裝了角位移傳感器，在曲柄軸上加裝了曲柄位置校正傳感器，見圖1。

2 測試內(nèi)容和方法

機械采油系統(tǒng)的節(jié)能測試，計算按SY/T 5264—2006《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測試和計算方法》開展，依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)還有GB/T 3484—2009《企業(yè)能量平衡通則》。

測試參量包括：

1）電器測試參量：輸入功率、電流、電壓和功率因數(shù)；

2）示功圖曲線和電參數(shù)曲線。

在實施SURF抽油機運行優(yōu)化控制技術(shù)之前，用測試裝置測試油井正常工況下油井的耗電參數(shù)、示功圖。切換到優(yōu)化運行狀態(tài)，待油井穩(wěn)定運行后，再測試優(yōu)化狀態(tài)數(shù)據(jù)，記錄在效果統(tǒng)計表格中。測試期間要保證油井不間斷穩(wěn)定運行。

3 測試結(jié)果

廟130井常規(guī)運行和優(yōu)化運行電參數(shù)曲線見圖2、圖3。

電流平衡變化統(tǒng)計見表1。

表1 電流平衡變化統(tǒng)計

功率平衡變化見表2。

表2 功率平衡變化統(tǒng)計

示功圖曲線見圖4。

廟130井優(yōu)化運行示功圖見圖5。

有功、無功及功率因數(shù)測試值見表3。

表3 有功、無功及功率因數(shù)測試參數(shù)

4 結(jié)果分析評價

1）峰值功率和峰值電流均降低。從測得的電參數(shù)曲線看，使用SURF裝置后，所測井的峰值電流、峰值功率均顯著降低。起機電流由小到大平穩(wěn)變化，體現(xiàn)了柔性啟動、柔性運行的特點，減少了電動機硬特性對抽油機機械系統(tǒng)的不利影響，降低了抽油機系統(tǒng)的機械受力與損耗，降低了系統(tǒng)能耗。隨動自適應(yīng)精確平衡：單周期內(nèi)運行過程中，通過曲柄運動的周向加速度自適應(yīng)調(diào)整曲柄軸承受的扭矩值和扭矩分布，降低扭矩峰值和峰谷差值。不用調(diào)整平衡塊和改變四連桿結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了精確電流平衡和功率平衡。SURF優(yōu)化后油井電流平衡度達到98.8%，功率平衡度為100.7%。

2）從測得的示功圖看，光桿負荷的變化幅度明顯變小，上下行程光桿負荷的波動較小，說明運行的機械沖擊力減小。

3）機采系統(tǒng)節(jié)能降耗。安裝SURF裝置后，通過實地安裝DT862-4型三相四線有功電能表并進行24 h準(zhǔn)確測量，有功功率、無功功率和視在功率都減少50%以上，功率因數(shù)提高近0.3，單井日節(jié)電51.54 kWh，平均單井節(jié)電幅度50%。可見，使用SURF優(yōu)化后，提高了系統(tǒng)效率，降低了系統(tǒng)損耗，達到了節(jié)能降耗的效果。

5 結(jié)論

1）使用SURF裝置后，消除了無效抽汲，實現(xiàn)了柔性運行，桿柱應(yīng)力及應(yīng)力幅均有所降低，峰值功率和峰值電流大幅降低。

2）SURF裝置能夠在保持產(chǎn)液的前提下，通過提高容積泵效和保證充滿系數(shù)，保證抽汲的有效程度，無效抽汲得以避免，從而最大程度地減少抽油系統(tǒng)的系統(tǒng)能耗和設(shè)備損耗。

3）SURF裝置能夠大幅降低單井能耗，提高單井的系統(tǒng)效率，保持較高的功率因數(shù)，達到節(jié)能降耗的效果。

[1]欒國華,馮華健,楊志.應(yīng)用電機變速運動優(yōu)化機抽井的產(chǎn)液量[J].國外油田工程,2008,24(11):22-25.

[2]高宇.智能抽油機控制器的研究[J].制造業(yè)自動化,2010,32(6).

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.01.002

魏延富，2005年畢業(yè)于中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，博士，現(xiàn)在北京理工大學(xué)博士后流動站工作，從事化學(xué)工程過程與控制方向的研究，E-mail：weiyanfu@126.com，地址：北京市海淀區(qū)中關(guān)村南大街5號北京理工大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院化工控制系，100837。

*本研究來源于中國博士后科學(xué)基金資助項目，項目資助編號：20100480208。

2011-12-08）