抽油機(jī)井能效對(duì)標(biāo)示范區(qū)建設(shè)及效果評(píng)價(jià)

薛輝 徐麗嬌 范宇濤（.中國(guó)石油吐哈油田分公司；.中國(guó)石油西部管道公司）

溫米油田自1991年開發(fā)建設(shè)以來(lái)，隨著溫米油田的開發(fā)，原油產(chǎn)量逐年下降，含水上升，油田開發(fā)成本在不斷增加。目前，每年抽油設(shè)備耗電量約為2000×104kWh，占全廠總電量的50%。同時(shí)抽油系統(tǒng)的運(yùn)行效率特別低，平均系統(tǒng)效率為21%，節(jié)能潛力很大。

1 能效對(duì)標(biāo)的意義

為了實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)井產(chǎn)量最高、能耗最低、工況最優(yōu)的目標(biāo)，大力開展了抽油井能效對(duì)標(biāo)工作。主要采取了以下措施：

1）選取產(chǎn)液量較穩(wěn)定的23 口抽油井作為標(biāo)桿進(jìn)行建設(shè)。

2）選擇各種節(jié)能設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)試驗(yàn)，評(píng)價(jià)每種節(jié)能設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)。

3）各種節(jié)能設(shè)備在抽油機(jī)組進(jìn)行組合試驗(yàn)，找出最佳組合方式。

4）對(duì)抽油井抽汲參數(shù)、桿管組合按照A、B、C 進(jìn)行分類并優(yōu)化設(shè)計(jì)。

5）在同類抽油井中比超標(biāo)桿，優(yōu)化調(diào)整，最大程度地挖掘其節(jié)電潛力。

同時(shí)建立一套數(shù)據(jù)收集和上傳體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)油井能效、工況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；建立一套評(píng)價(jià)考核體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)能耗實(shí)時(shí)分析和對(duì)比；最終建設(shè)一整套節(jié)能管理體系，用制度規(guī)范和約束日常工作，從而使節(jié)能工作得以長(zhǎng)期而有效開展。

2 能效對(duì)標(biāo)示范區(qū)的建設(shè)

2.1 節(jié)能新產(chǎn)品的試驗(yàn)

采油廠于近幾年先后試用了抽油機(jī)永磁電動(dòng)機(jī)、抽油機(jī)高滑差電動(dòng)機(jī)、抽油機(jī)液力耦合裝置、抽油機(jī)變功率拖動(dòng)裝置等不同性質(zhì)的電動(dòng)機(jī)，在控制柜上先后應(yīng)用了變頻柜和柔性啟動(dòng)柜。從試用情況看，每種新型節(jié)能設(shè)備應(yīng)用后，均能使抽油機(jī)平均運(yùn)行電流降低，平均運(yùn)行功率因數(shù)提高，節(jié)電效果較以往配置相當(dāng)明顯。

2.1.1 試驗(yàn)節(jié)能電動(dòng)機(jī)效果

下面是幾種節(jié)能電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)效果，見表1～表3。

表1 普通電動(dòng)機(jī)和永磁電動(dòng)機(jī)效果對(duì)比

從各種電動(dòng)機(jī)使用情況和節(jié)能效果才看，永磁電動(dòng)機(jī)節(jié)能效果尤其明顯。經(jīng)過(guò)試用，發(fā)現(xiàn)永磁電動(dòng)機(jī)具有突出的優(yōu)點(diǎn)。

1）效率高。永磁同步電動(dòng)機(jī)的效率可達(dá)到90%以上。

2）功率因數(shù)高。平均運(yùn)行功率因數(shù)在0.8以上。

3）起動(dòng)力矩大、過(guò)載能力強(qiáng)。最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)達(dá)到3.6 倍。

表2 變功率電動(dòng)機(jī)安裝前后節(jié)能效果

表3 變頻電動(dòng)機(jī)安裝前后節(jié)能效果

2.1.2 應(yīng)用節(jié)能控制柜節(jié)能效果

變頻調(diào)速的節(jié)能原理：

P（功率）=M(轉(zhuǎn)矩) ×V（轉(zhuǎn)速）

很顯然，降低了頻率，就降低了轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)的功率隨之下降，也就節(jié)約了電能，見表4。

表4 變頻控制柜使用效果

2.1.3 抽油機(jī)節(jié)能管理帶來(lái)的效果

1）油井優(yōu)化設(shè)計(jì)。應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件，對(duì)泵掛、泵徑、沖程、沖速等參數(shù)和井下桿管優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)單井的個(gè)性化設(shè)計(jì)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2）油井間開管理。對(duì)間抽井進(jìn)行量油、測(cè)動(dòng)液面后關(guān)井，關(guān)井后每天測(cè)一次動(dòng)液面，當(dāng)液面恢復(fù)了200 米左右時(shí)起抽，起抽后每天量油、測(cè)動(dòng)液面，當(dāng)測(cè)試到沉沒度接近停抽前水平時(shí)停抽，這一段時(shí)間就是初定的間抽周期。

3）抽油機(jī)平衡度調(diào)整。抽油機(jī)平衡度的計(jì)算測(cè)試，通行的做法是測(cè)量出最大上行電流與最大下行電流，做出比值即為平衡度。國(guó)家的參照標(biāo)準(zhǔn)是平衡度在80%～110%之間為合格。

4）新型潤(rùn)滑試驗(yàn)。采用抽油機(jī)集中潤(rùn)滑裝置將各潤(rùn)滑點(diǎn)連接形成全密閉系統(tǒng)，用一個(gè)分配器按設(shè)計(jì)量向各潤(rùn)滑點(diǎn)供脂，使?jié)櫥瑺顩r得到改善，減少摩擦損失。

5）皮帶調(diào)整裝置。電動(dòng)機(jī)平移調(diào)整裝置，無(wú)須停抽油機(jī)，不需松緊電動(dòng)機(jī)螺絲，只搖動(dòng)搖把對(duì)皮帶進(jìn)行調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)快捷平移，實(shí)現(xiàn)皮帶隨時(shí)可調(diào)，見表5。

表5 綜合措施效果

通過(guò)以上工作，抽油機(jī)系統(tǒng)效率比原來(lái)提高了5.1 個(gè)百分點(diǎn)。

2.2 開展節(jié)能綜合評(píng)價(jià)，優(yōu)選節(jié)能設(shè)備最佳組合

根據(jù)抽油機(jī)節(jié)能試驗(yàn)效果，認(rèn)為抽油機(jī)采取永磁電動(dòng)機(jī)+單井變頻控制柜+單井功率補(bǔ)償柜組合方式，能夠達(dá)到優(yōu)化控制抽油機(jī)運(yùn)行的目的。

永磁電動(dòng)機(jī)由于其轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過(guò)程中無(wú)電流通過(guò)，不存在轉(zhuǎn)子電流損耗，因而在運(yùn)行中能夠比一般異步電動(dòng)機(jī)降低45%～60%的損耗。但是，卻存在啟動(dòng)力矩大，電流過(guò)強(qiáng)、無(wú)法調(diào)速等缺點(diǎn)。

變頻控制柜實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊，從而減輕了電網(wǎng)及變壓器的負(fù)擔(dān)，降低了線損。同時(shí)操作方便，不需停產(chǎn)即可根據(jù)油井的實(shí)際供液能力，動(dòng)態(tài)調(diào)整運(yùn)行速度。

永磁電動(dòng)機(jī)和變頻器配套應(yīng)用。利用變頻調(diào)速裝置的軟起動(dòng)功能能夠平穩(wěn)起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，從而解決其振動(dòng)及噪音大的缺陷；利用變頻調(diào)速裝置的頻率調(diào)節(jié)功能，能夠使永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無(wú)級(jí)可調(diào)，實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。

同時(shí)，我廠長(zhǎng)期有專門人員對(duì)單井功率補(bǔ)償器進(jìn)行維修，降低了抽油機(jī)運(yùn)行中的變壓器和電動(dòng)機(jī)的無(wú)功損耗，節(jié)約了線路的電能。

2.3 能效對(duì)標(biāo)管理與技術(shù)對(duì)策

溫米油田機(jī)采系統(tǒng)效能指標(biāo)見表6。

建立一套數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)油井上傳數(shù)據(jù)（單井用電量、功率因數(shù)、系統(tǒng)效率等各項(xiàng)參數(shù)）進(jìn)行查詢和分析對(duì)比，實(shí)時(shí)調(diào)整油井運(yùn)行工況。

建立能效對(duì)標(biāo)管理控制體系，分析采油廠能耗現(xiàn)狀，確立節(jié)能實(shí)施步驟；建立單井單臺(tái)試驗(yàn)-單井多臺(tái)試驗(yàn)-多井組合試驗(yàn)的管理體系，形成溫米采油廠能效對(duì)標(biāo)管理新方法。

表6 溫米采油廠機(jī)采系統(tǒng)(抽油機(jī)）能效指標(biāo)

3 能效對(duì)標(biāo)示范區(qū)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

經(jīng)過(guò)對(duì)114 口抽油井能效對(duì)標(biāo)管理，在一年內(nèi)實(shí)施前后進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表7。

從測(cè)試結(jié)果計(jì)算直接節(jié)電量為：

（236.03- 190.50）× 365 × 114=191.41 × 104（kWh）

電費(fèi)按0.72 元/kWh 計(jì)算，年節(jié)約電費(fèi)137.82萬(wàn)元。

表7 測(cè)試前后參數(shù)對(duì)比

4 總結(jié)

通過(guò)幾年來(lái)節(jié)能工作的大力開展，采油廠抽油機(jī)井能耗每年以20%的速度下降，抽油機(jī)的運(yùn)行狀況得到了很大改善。下一步將按照已取得的經(jīng)驗(yàn)，深入開展能效對(duì)標(biāo)研究工作，從技術(shù)與日常管理兩個(gè)方面進(jìn)一步提高節(jié)能工作水平，為油田降本增效提供強(qiáng)有力的保障。