游梁式抽油機(jī)井發(fā)電問題探討

張忠杰（大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心）

游梁式抽油機(jī)因其技術(shù)成熟可靠，一直是油田主力采油設(shè)備，游梁式抽油機(jī)在整個(gè)工作循環(huán)內(nèi)載荷是不均勻的，如果平衡狀況不好，無論上沖程還是下沖程都會(huì)引起抽油機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)做功，使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，也就是出現(xiàn)發(fā)電現(xiàn)象，此時(shí)抽油機(jī)運(yùn)行就是一個(gè)電能轉(zhuǎn)換機(jī)械能與機(jī)械能轉(zhuǎn)化電能的過程[1-3]，這種現(xiàn)象會(huì)引起抽油機(jī)整個(gè)系統(tǒng)效率降低、能耗增加，同時(shí)還會(huì)造成電網(wǎng)能量反復(fù)吞吐問題，會(huì)影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量。

1 游梁式抽油機(jī)井發(fā)電變化規(guī)律

為了研究抽油機(jī)發(fā)電量受平衡狀況的影響規(guī)律，在標(biāo)準(zhǔn)模擬井（常規(guī)游梁式抽油機(jī)CYJ10-3-37HB，泵深1000m）應(yīng)用日置3169功率分析儀，分別測(cè)試了同種工況不同電流平衡率的電參數(shù)，通過測(cè)試結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，由于游梁式抽油機(jī)固有的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，在不采取任何控制措施的情況下，無論怎樣調(diào)整平衡，電動(dòng)機(jī)發(fā)電現(xiàn)象大部分情況下都存在，只是受平衡影響發(fā)電多少不一樣，即發(fā)電電量不一樣，見表1。

從不同電流平衡率發(fā)電變化情況可以看出，隨著電流平衡逐漸增大，上沖程呈現(xiàn)發(fā)電從零逐漸增大的變化趨勢(shì)；下沖程呈現(xiàn)從發(fā)電較大到接近零的變化趨勢(shì)，發(fā)電越小，抽油機(jī)能耗越低。

表1 標(biāo)準(zhǔn)井不同平衡率能耗測(cè)試數(shù)據(jù)

2 目前對(duì)發(fā)電的處理方法

石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5264—2006《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法》規(guī)定，在計(jì)算輸入功率時(shí)，要減掉發(fā)電，也就是認(rèn)為抽油機(jī)把電網(wǎng)輸送來的電又返回給電網(wǎng)一部分。大慶油田進(jìn)行節(jié)能產(chǎn)品評(píng)價(jià)時(shí)執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)，而國(guó)內(nèi)有其他油田把發(fā)電電量算到已耗電量部分。

2.1 發(fā)電不同處理方法對(duì)抽油機(jī)井系統(tǒng)效率值的影響

表2 不同發(fā)電處理方法抽油機(jī)井系統(tǒng)效率計(jì)算

表3 不同發(fā)電處理方法對(duì)節(jié)能產(chǎn)品評(píng)價(jià)影響表（標(biāo)準(zhǔn)井泵徑φ44mm、沖程3m、沖速9min-1）

從表2標(biāo)準(zhǔn)井系統(tǒng)效率分析可以看出，如果按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5264—2006，計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率時(shí)減掉發(fā)電，與不減發(fā)電對(duì)比，所計(jì)算出的抽油機(jī)井系統(tǒng)效率要平均高出6.5個(gè)百分點(diǎn)。

2.2 發(fā)電不同處理方法對(duì)節(jié)能產(chǎn)品評(píng)價(jià)的影響

從表3可以看出，如果按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5264—2006，計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率時(shí)減掉發(fā)電，所計(jì)算出的節(jié)能產(chǎn)品效果要遠(yuǎn)低于不減發(fā)電的效果，這就是有時(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的效果要好于正式評(píng)價(jià)效果的原因之一。

3 發(fā)電是否再利用試驗(yàn)

3.1 變壓器下端發(fā)電測(cè)試試驗(yàn)

通過一個(gè)變壓器同時(shí)給下端的標(biāo)準(zhǔn)井抽油機(jī)和作業(yè)機(jī)供電，標(biāo)準(zhǔn)井工況是泵徑φ44mm，沖程3 m，沖速9min-1，液面860m，作業(yè)機(jī)空載運(yùn)行，采用3套3169功率分析儀分別在抽油機(jī)和作業(yè)機(jī)同時(shí)和分別運(yùn)行的情況下，在分線路和總線路上同時(shí)測(cè)試（圖1），觀察電表有反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，說明有發(fā)電返回到電表上。電量測(cè)試數(shù)據(jù)見表4。

圖1 變壓器下端發(fā)電測(cè)試流程圖

表4 標(biāo)準(zhǔn)井變壓器下端抽油機(jī)和作業(yè)機(jī)耗電測(cè)試數(shù)據(jù)

從表4測(cè)試結(jié)果看出，作業(yè)機(jī)和抽油機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，和二者單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)合計(jì)相比，總的發(fā)電電量和有功電量均減少，說明發(fā)電已被作業(yè)機(jī)利用了一部分。

3.2 變壓器端發(fā)電測(cè)試結(jié)果

在標(biāo)準(zhǔn)井抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)端和給標(biāo)準(zhǔn)井供電的變壓器端各安裝一套3169功率分析儀，啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)井抽油機(jī)運(yùn)行，分別在不同液面情況下同時(shí)測(cè)試這兩端的有功功率和發(fā)電功率。

變壓器上端測(cè)試數(shù)據(jù)分析說明，發(fā)電可以返回到變壓器上端電網(wǎng)上，但返回比例很小，只有1%左右的發(fā)電電量返回到了變壓器上端，大部分都在返回路上損耗掉了。

4 結(jié)論

1）電動(dòng)機(jī)發(fā)電量可以被同一變壓器下的其它電器所利用，但大慶油田大部分都是一臺(tái)變壓器帶一口抽油機(jī)井，所發(fā)出的電量基本都被損耗掉了，已無法被電網(wǎng)上其它電器所利用。

2）既然發(fā)電量無法被電網(wǎng)有效利用，在評(píng)價(jià)節(jié)能產(chǎn)品效果和計(jì)算系統(tǒng)效率時(shí)，不應(yīng)該減掉發(fā)電，所以有必要修改節(jié)能產(chǎn)品評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

3）完全消除發(fā)電的節(jié)能技術(shù)應(yīng)該是抽油機(jī)井節(jié)能技術(shù)的合理發(fā)展方向。

4）發(fā)電返回電網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的供電質(zhì)量產(chǎn)生多大影響還有待于電力專家們開展進(jìn)一步研究工作。

[1]金鋒.抽油機(jī)節(jié)能研究[J].油氣田地面工程,1998,17(5):1-4.

[2]張繼震,馬廣杰,孫景麗,等.游梁抽油機(jī)的用電發(fā)電與節(jié)電[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械,2001,30（4）:36-38.

[3]孫正貴,徐軍,匡耀武,等.游梁式抽油機(jī)的倒發(fā)電現(xiàn)象的消除與節(jié)能[J].承德石油高等專科學(xué)報(bào),2003,5（1）:28-30.