機采設備個性化節電技術應用實踐

宋福政（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

目前現場在用的機采井節能設備多種多樣，對其節能效果及適應性需要科學的評價，尋找適合東部過渡帶機采井的更有效的節能設備和方法[1]。

1 現狀

X采油礦處在整個長垣構造的邊緣，該區塊經過水驅井網加密、四條帶調整及一條帶主力油層聚驅四次大的調整，2002年水驅進入特高含水開采階段，截至2016年底，共有機采井287口，其中有抽油機井210口，電泵井49口，螺桿泵井28口。全區平均單井日產液45.86 t，日產油2.52 t，平均泵效40.23%，平均舉升高度510 m。

2 無功補償節電技術

針對機采井正常生產時電動機無功功率消耗過大，功率因數過低的情況開展了單井個性化電容補償試驗，取得了較好的效果。

X采油礦采取安裝無功補償電容器的方法來提高功率因數，在四區十隊X4-2-SP931井上進行了單井試驗，減少無功功率的消耗。在日常的測試工作中發現，雖然抽油機井電動機控制箱已經安裝了無功補償電容器，但由于大批量安裝，沒有針對單井的實際運行情況設計電容器容量，普遍存在著電容欠補和過補的現象[2]，電容過補時功率因數測試情況見表1。

表1 電容過補時功率因數測試情況

電容欠補不能最好的達到提高功率因數、減少無功消耗的目的，電容過補又容易產生諧振，對電動機造成損害及污染電網。因此，根據機采井的運行情況對單井進行個性化設計電容的容量來進行無功補償就顯得很有意義[3]。

X采油礦采用5 kVar、10 k Var和20 kVar三種規格的電容器，根據需要的無功補償量進行組合，盡量滿足不同單井的需要，電容無功補償量選擇見表2。

單臺或組合后的電容與電動機采取并聯的接線方式安裝，與電動機同時投入運行和斷開。電容接線在電動機進線的一端，這樣在抽油機井需要停機時，斷開空氣開關后電容內儲存的電量可通過電動機放掉，避免了誤操作傷人的隱患。

表2 電容無功補償量選擇

對于裝有無功補償電容器的井，鉗型電流互感器的電壓夾應接在空氣開關進線端，否則測試結果功率因數不準確。如接線困難，可將鉗型電流互感器移至接觸器上方接線，避免測試時功率因數出現負數。

X采油礦62口井安裝容量1 170 k Var，與設計容量1 142.7 kVar基本吻合。安裝無功補償電容后，平均無功功率從17.67 kVar下降到3.96 kVar，功率因數從0.35升高到0.76，達到了良好的效果[4]，62口安裝無功補償電容井試驗數據對比見表3。

表3 62口安裝無功補償電容井試驗數據對比

3 潤滑介質降黏試驗

X采油礦選取了4口抽油機井，在生產情況穩定的條件下，進行了冬季和夏季的消耗功率對比測試，冬季和夏季的抽油機消耗功率對比見表4。

從表4可以看出，4口井冬季比夏季消耗功率有較大幅度升高。而抽油機運行時，受溫度影響較大的主要為潤滑部位，X采油礦從抽油機的減速箱齒輪潤滑油入手，來檢查潤滑油冬季與夏季的差別。發現齒輪潤滑油在低溫時呈糖漿狀，停機時間較長的井潤滑油呈半固體狀，黏度很大。因此，判斷齒輪油黏度的增加會對導致抽油機能耗的上升。

X采油礦在X5-1-30井上進行了更換抗低溫性能較好潤滑油的試驗，該種潤滑油在較低溫度時黏度上升較小，每次測試3 min后取平均值進行對比，來觀察消耗功率的變化情況，X5-1-30井換減速箱齒輪油前后數據對比見表5。更換后，消耗功率最高下降了0.31 kW，降幅5.8%，日節電量為7.44 k Wh，節能效果較好。但是，將抽油機井齒輪潤滑油更換為冬季抗低溫型潤滑油成本巨大，從投入產出比來說并不合算，因此，降低在用潤滑油黏度，成為最佳方法[5]。

表5 X5-1-30井換減速箱齒輪油前后數據對比

當以不同比例添加降黏劑時，潤滑油黏度都會有大幅下降，同時，隨著溫度的下降，添加降黏劑的潤滑油黏度有小幅升高，但大大低于未添加降黏劑時的潤滑油黏度；當溫度上升時，添加降黏劑的潤滑油黏度降低，并逐漸趨近于添加前潤滑油黏度。這說明該降黏劑在低溫時可起到降低潤滑油黏度的作用，而高溫時又不改變潤滑油的潤滑特性。未添加降黏劑時，無論是在用潤滑油還是新潤滑油，黏度隨溫度變化較大。添加降黏劑時，潤滑油的黏度隨溫度變化不大，且添加比例越高降黏效果越好[6-8]。從成本和效果綜合考慮，選擇1∶15的添加比例就能達到較好的降黏效果。現場試驗，試驗3口井，平均節電率為8.48%，減速箱潤滑油按1∶15比例添加降黏劑效果對比見表6。

表6 減速箱潤滑油按1∶15比例添加降黏劑效果對比

4 抽油機功率法調整平衡

為了確保抽油機調平衡后更節能，X采油礦圍繞抽油機調平衡方法的缺陷問題，探索功率平衡調整新參數，提高調平衡節電效果。

表4 冬季和夏季的抽油機消耗功率對比

2018年，X采油礦對43口抽油機井進行了功率平衡法的調整，并對調前、調后的數據進行對比和分析。通過現場應用證明，功率法調整平衡可進一步提高節能效果[9-10]，功率法調平衡調前調后對比見表7。

表7 功率法調平衡調前調后對比

5 結論

1）對于裝有無功補償電容器的井，鉗型電流互感器和電壓夾應接在空氣開關進線端，否則測試結果功率因數不準確。如安裝井配電箱空間狹小或空氣開關上方無法接線，也可將電壓夾移至空開出線端接線，但鉗型電流互感器必須接在空開進線端。

2）功率平衡法采用上、下沖程的平均功率進行對比，其中包含了電動機所做負功，因此克服了電流法的缺陷。既能反映出電流的運行情況，又能反映出電動機做正負功的情況。