抽油機(jī)井節(jié)能“五項(xiàng)技術(shù)”的推廣應(yīng)用

楊淑娟（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

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抽油機(jī)井節(jié)能“五項(xiàng)技術(shù)”的推廣應(yīng)用

楊淑娟（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

在不影響油井產(chǎn)量的前提下，為實(shí)現(xiàn)降低工人勞動強(qiáng)度、提高抽油機(jī)效率、降低開采成本和提高經(jīng)濟(jì)效益的目的，開展了抽油機(jī)井節(jié)能“五項(xiàng)技術(shù)”的現(xiàn)場推廣工作。通過應(yīng)用變頻控制器、伺服控制器、節(jié)能電動機(jī)提高電動機(jī)運(yùn)行效率，應(yīng)用空化射流器、電磁防蠟器工藝降低抽油機(jī)井舉升負(fù)荷和延長熱洗周期，實(shí)現(xiàn)了提高單井經(jīng)濟(jì)效益的目的。現(xiàn)場應(yīng)用表明抽油機(jī)井節(jié)能“五項(xiàng)技術(shù)”具有很好的適應(yīng)性，油井節(jié)電率超過13%，舉升負(fù)荷得到有效降低，熱洗周期超過1個月，滿足了油田節(jié)能的實(shí)際需求。

抽油機(jī)；變頻器；伺服

“十一五”以來，油田加大了節(jié)能電動機(jī)的推廣規(guī)模，使抽油機(jī)拖動裝置在自身運(yùn)行特性上有所提高，電動機(jī)的自身損耗略有下降，起到了一定的節(jié)能效果。但現(xiàn)場測試表明，抽油機(jī)驅(qū)動電動機(jī)的平均負(fù)載率低于30%，電能浪費(fèi)仍較嚴(yán)重。目前油田節(jié)能的重點(diǎn)工作是在不影響油井產(chǎn)量的前提下，降低工人勞動強(qiáng)度、提高抽油機(jī)效率的基礎(chǔ)上降低開采成本、提高經(jīng)濟(jì)效益[1]。為此，某油田在抽油機(jī)井上推廣應(yīng)用了一系列的節(jié)能裝置和清防蠟工具，從提高電動機(jī)運(yùn)行效率、降低舉升負(fù)荷的方面著手，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1　五項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用

1.1抽油機(jī)變頻控制器

抽油機(jī)變頻控制器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電動機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備[2-3]。變頻器主要由整流、濾波、逆變、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電動機(jī)的實(shí)際需要提供其所需要的電源電壓，達(dá)到調(diào)速的目的。

工藝特點(diǎn)及油井應(yīng)用范圍：針對抽油機(jī)交變工作載荷的特點(diǎn)調(diào)整抽油機(jī)的沖程頻次，達(dá)到上下沖程間的平穩(wěn)過渡。加裝放電回饋電路及諧波抑制裝置，吸收抽油機(jī)電動機(jī)在倒發(fā)電期間所產(chǎn)生的不平衡饋能，避免對電網(wǎng)的擾動影響；適用于低沉沒度、低功率利用率的油井。

2013年以來，累計應(yīng)用沈陽A廠變頻器7套、黑龍江A廠頻器6套、黑龍江B廠變頻器12套，共計25套。應(yīng)用后單井系統(tǒng)效率提高3%～4%，單井年節(jié)電5000 kWh以上（表1）。

表1　變頻器安裝效果統(tǒng)計

1.2抽油機(jī)伺服控制器

伺服控制器是用來控制電動機(jī)的一種器件，它通過位置、速度和力矩3種方式對電動機(jī)進(jìn)行控制，采用數(shù)字信號處理器作為控制核心，功率器件普遍采用以智能功率模塊為核心設(shè)計的驅(qū)動電路，內(nèi)部集成了驅(qū)動電路[4]，同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護(hù)電路，在主回路中加入軟啟動電路，以減小啟動過程對電動機(jī)的沖擊。可根據(jù)不同井況選擇運(yùn)行參數(shù)，沖速從0.1～ 15 min-1任意調(diào)，采用優(yōu)化節(jié)能控制軟件，利用負(fù)荷傳感器，適時檢測抽油桿（或電動機(jī)）在每個沖程的負(fù)荷變化，根據(jù)負(fù)荷變化，形成功圖，根據(jù)功圖情況，通過自動設(shè)定并調(diào)整上下沖程速度，使抽油機(jī)工況達(dá)到最佳，實(shí)現(xiàn)提高功率因數(shù)、系統(tǒng)效率和泵效的目的。

工藝特點(diǎn)及油井應(yīng)用范圍：根據(jù)泵功圖，自動調(diào)節(jié)匹配上下沖程的沖速，實(shí)現(xiàn)泵效最高。適合于供液不足井、泵漏失井；根據(jù)上下沖程負(fù)荷情況，自動調(diào)整電動機(jī)輸出功率，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)效率最高、功率因素最大，適合于電動機(jī)偏大井；可手動調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速。適合于熱洗排量較小的井。

2013年以來，累計應(yīng)用大慶世佳石油設(shè)備股份有限公司生產(chǎn)的伺服控制器36套，單井單耗降低0.79 kWh/t，功率因數(shù)提高0.58，單井平均年節(jié)電9198 kWh，節(jié)電率達(dá)到14.75%，取得了較高的經(jīng)濟(jì)效益（表2）。

表2　伺服控制器應(yīng)用效果匯總

1.3抽油機(jī)節(jié)能電動機(jī)

2012年以來應(yīng)用節(jié)能電動機(jī)大致分為5種，承德石油高轉(zhuǎn)差電動機(jī)100套、雞西抽油機(jī)輔助拖動裝置130套、利普尋優(yōu)抽油機(jī)節(jié)能拖動裝置50套、常州博能XY可變沖速節(jié)能傳動裝置54套和大慶采藝雙速雙功率電動機(jī)245套，共計529套。對各類節(jié)能電動機(jī)的工作原理、使用條件、技術(shù)優(yōu)勢和進(jìn)行了比對，見表3。

表3　5種節(jié)能電動機(jī)特點(diǎn)對比

表4　節(jié)能電動機(jī)應(yīng)用效果及效益

應(yīng)用后對各類節(jié)能電動機(jī)的節(jié)能效果經(jīng)濟(jì)效益評價如下，有功功率節(jié)電率達(dá)到13%以上，綜合節(jié)電率均超過17%，其中可變沖速節(jié)能傳動裝置節(jié)電效果最好（表4），達(dá)到24.70%。

1.4空化射流器

原油流經(jīng)射流發(fā)生器后，由層流態(tài)變?yōu)樯淞鲬B(tài)，流速提高，并先受擠壓而后擴(kuò)張，使蠟晶、垢晶破碎;在射流介質(zhì)沖擊下，聲波發(fā)生器發(fā)生高頻至超高頻振動，使蠟晶、垢晶產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破碎；原油再經(jīng)過渦流增壓器后，使氣、固、液三相充分溶融、乳化、勻質(zhì)，進(jìn)而起到防蠟、防垢、降黏作用。

空化射流器自2012年5月開始試用，目前已累計應(yīng)用155臺，通過降低蠟、垢的影響降低桿柱負(fù)荷，有功功率得到降低，也延長了熱洗周期，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益（表5）。

1.5電磁防蠟器的應(yīng)用

蠟的結(jié)晶析出是通過在任意方向形成多方向晶格結(jié)構(gòu)吸附于管壁，電磁防蠟器發(fā)出的低頻率波，使石蠟分子受到低頻極化作用，改變了分子排列結(jié)構(gòu)，由原來的類似雜亂無章結(jié)構(gòu)變得平行有序，從而抑制蠟晶析出，起到有效的防蠟作用。

表5　空化射流器應(yīng)用效果

工藝特點(diǎn)及油井應(yīng)用范圍：排量小、產(chǎn)液低、熱洗效果不好井；低沉沒度、含水恢復(fù)期長井；低洼地井。

2013年以來，累計推廣應(yīng)用電磁防蠟器561套，廠家主要為黑龍江鑫潤恒源、北京博奧園和大慶璞慶。目前采用的熱洗方式主要有摻水熱洗、水泥車熱洗、蒸汽熱洗、超導(dǎo)車熱洗四種，綜合考慮設(shè)備折舊、人工費(fèi)、燃油費(fèi)、燃?xì)赓M(fèi)、水費(fèi)等影響熱洗經(jīng)濟(jì)效益的主要因素，單井單次平均清蠟費(fèi)用按照800元，平均單井日產(chǎn)油1.65 t，噸油結(jié)算價格2101元計算，由于減少熱洗井次所節(jié)約的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到1600元/井次（表6）。

表6　電磁防蠟器應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)效益統(tǒng)計

2　結(jié)論

1）抽油機(jī)變頻和伺服控制技術(shù)節(jié)能效果明顯，節(jié)電率能達(dá)到13%以上。

2）5種節(jié)能電動機(jī)的綜合節(jié)電率均超過17%，其中可變沖速節(jié)能傳動裝置節(jié)電效果最好，達(dá)到24.70%。

3）空化射流器和電磁防蠟器在防蠟垢方面效果較好，可有效降低舉升負(fù)荷和延長熱洗周期，可配合節(jié)能電動機(jī)和伺服及變頻控制器使用，節(jié)能效果更好。

[1]何繼峰.抽油機(jī)井高能耗原因及降耗措施應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能，2013(6):39-40.

[2]卜文杰，王文秀，秦曉冬，等.提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的理論分析與對策措施[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2008(3):38-41.

[3]馮成寶.油田抽油機(jī)的現(xiàn)狀及節(jié)能方式綜述[J].內(nèi)蒙古石油化工，2008(3):31-33.

[4]李舉林，徐偉偉，王曉東，等.柔性調(diào)速系統(tǒng)在提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率中的應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能，2015(1):23-26.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.03.008

2016-01-08

（編輯 沙力妮）

楊淑娟，工程師，1992年畢業(yè)于大慶石油學(xué)校（采油工程專業(yè)），從事采油管理工作，E-mail：ysujuan@petrochina.com. cn，地址：大慶油田第五采油廠第五油礦技術(shù)隊，163514。