油田抽油機(jī)節(jié)能措施井合理利用解析

李運(yùn)亭 楊慶峰 馬洪慶

【摘? 要】目前，大慶油田進(jìn)入高含水期，某些區(qū)塊甚至進(jìn)入特高含水期，相當(dāng)一部分油井供液不足，有桿泵抽油系統(tǒng)能耗問題日趨嚴(yán)重，系統(tǒng)效率比較低。因此，深入開展有桿泵抽油系統(tǒng)節(jié)能降耗工作，對提高油田的采油工程技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。然而不同的節(jié)能技術(shù)在一定的條件下都有節(jié)能效果，但并不是所有的節(jié)能技術(shù)用在一起節(jié)能效果最好，而是需要綜合考慮節(jié)能措施合理優(yōu)化組合，才能收到最佳的節(jié)能效果，獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能;間抽;措施

1? 地面設(shè)備

抽油機(jī)井應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)主要是在地面部分，并且主要是針對抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)及其拖動裝置（電機(jī)和配電箱）的性能來開展的。抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)分為兩類，一類是節(jié)能抽油機(jī)，主要是通過降低減速箱峰值扭矩，使電機(jī)功率下降，有皮帶抽油機(jī)、異相復(fù)合平衡抽油機(jī)、異相平衡抽油機(jī)等。另一類是對常規(guī)抽油機(jī)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造。抽油機(jī)拖動裝置節(jié)能技術(shù)也分為兩類：一類是節(jié)能電機(jī)，主要有永磁電機(jī)、高轉(zhuǎn)矩電機(jī)、變頻調(diào)速電機(jī)和一體化拖動裝置。另一類是節(jié)電箱，主要是控制電機(jī)定子繞組Y-△轉(zhuǎn)換調(diào)壓、功率因數(shù)控制器和變頻調(diào)速以及無功功率補(bǔ)償?shù)取?/p>

1.1節(jié)能抽油機(jī)

雙驢頭抽油機(jī)節(jié)能原理：該機(jī)以常規(guī)抽油機(jī)為基礎(chǔ)，對四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，采用變徑圓弧狀游梁后臂，游梁與橫梁間采用柔性連接件等特殊結(jié)構(gòu)。由于變參數(shù)四連桿機(jī)構(gòu)的作用，使其扭矩變化接近正弦規(guī)律，靜扭矩波動較小，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

1.2節(jié)能拖動裝置

抽油機(jī)拖動裝置節(jié)能技術(shù)也分為兩類：一類是節(jié)能電機(jī)，主要有永磁電機(jī)、高轉(zhuǎn)矩電機(jī)、變頻調(diào)速電機(jī)和一體化拖動裝置。另一類是節(jié)電箱，主要是控制電機(jī)定子繞組Y—△轉(zhuǎn)換調(diào)壓和采用功率因數(shù)控制器調(diào)壓以及無功功率補(bǔ)償。

1.2.1節(jié)能電機(jī)

日常油田生產(chǎn)中抽油井“大馬拉小車”的現(xiàn)象較普遍，使配電線路的功率因數(shù)降低，配電線路網(wǎng)損增大。造成這一現(xiàn)象的原因是游梁式抽油機(jī)是一個四連桿機(jī)構(gòu)，啟動時靜載力矩較大，正常工作時驢頭懸點(diǎn)載荷是交變的，其負(fù)荷特性也是交變的。電機(jī)的電流、功率、功率因數(shù)隨著抽油桿上下沖程的變化而變化，為了克服啟動時負(fù)載的靜載力矩，對于普通的Y系列電機(jī)只得加大容量，這就造成了“大馬拉小車”。為解決這一問題，采油一礦應(yīng)用了高轉(zhuǎn)矩電機(jī)、超高轉(zhuǎn)差電機(jī)、永磁同步電機(jī)、一體化拖動裝置等節(jié)能技術(shù)。

1.2.2節(jié)電箱

節(jié)電箱節(jié)電原理及特性：

①電機(jī)定子繞組Y—△轉(zhuǎn)換技術(shù)。采用單片機(jī)智能監(jiān)控裝置對電機(jī)電流、功率因數(shù)進(jìn)行檢測，根據(jù)電動機(jī)負(fù)載大小在三角與星形之間自動切換;采用自整定方法，根據(jù)功率因數(shù)超前、滯后及其大小，自動選擇最佳投切電容量，大大改變了電動機(jī)輕載、低效、高能耗的運(yùn)行狀態(tài)，提高了功率因數(shù)，使電動機(jī)在效率高、損耗低、經(jīng)濟(jì)效益最佳狀態(tài)下運(yùn)行。融合了現(xiàn)今油田三大節(jié)電技術(shù)，即電動機(jī)重、輕載時的三角與星自動切換、電動機(jī)無功功率就地補(bǔ)償及間抽控制（通過對抽油機(jī)示功圖自動檢測，自動控制停抽與起抽時間）技術(shù)，以達(dá)到增產(chǎn)節(jié)能之目的。

②功率因數(shù)控制器調(diào)壓技術(shù)。主要是采用單片機(jī)實(shí)時檢測功率因數(shù)，自動控制雙向可控硅的開啟角來調(diào)節(jié)電機(jī)的供電電壓，從而達(dá)到節(jié)電的目的。該技術(shù)對負(fù)荷的適用范圍比較大，使電機(jī)既可以全壓啟動又能降壓運(yùn)行，電機(jī)始終在高負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，提高了功率因數(shù)。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中節(jié)電效果不太理想，主要原因是電壓的變化速率跟不上電流的變化速率。另外由于可控硅引起電流產(chǎn)生諧波，受瞬變電勢和瞬變電流的影響，引起電機(jī)發(fā)熱和振動，影響了節(jié)電效果。

③無功補(bǔ)償技術(shù)。主要是采用加裝一定容量的電容器對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，消除無功電流來提高功率因數(shù)，降低供電變壓器負(fù)荷，從而降低網(wǎng)損達(dá)到節(jié)電的目的。目前這種技術(shù)應(yīng)用比較廣泛，效果也較好。

④變頻調(diào)速技術(shù)，變頻調(diào)速器具有低速軟啟動，轉(zhuǎn)速可以平滑地大范圍調(diào)節(jié)，對電動機(jī)保護(hù)功能齊全，如短路、過載、過壓、欠壓及失速等，可有效地保護(hù)電機(jī)及機(jī)械設(shè)備，具有運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，提高功效等諸多優(yōu)點(diǎn)，是抽油設(shè)備改造的理想方案。電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可以平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，而對于變頻器而言，其頻率的調(diào)節(jié)范圍是很寬的，可在0～400Hz之間任意調(diào)節(jié)，因此電機(jī)轉(zhuǎn)速即可以在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

變頻器同時具有軟啟/軟停功能，在電機(jī)啟動時，減少了對抽油桿的機(jī)械沖擊，對稠油、結(jié)蠟、砂卡等都能有效地進(jìn)行保護(hù)停機(jī)，以保護(hù)電機(jī)及機(jī)械設(shè)備，減少維修量，防止斷桿，變頻器對過壓、欠壓、過載、短路及電機(jī)失速都能可靠地保護(hù)，對延長電機(jī)的壽命，減少機(jī)械設(shè)備的磨損等，都具有很好的作用。

2節(jié)能技術(shù)在抽油機(jī)井的合理使用

不同的節(jié)能技術(shù)在一定的條件下都有節(jié)能效果，但并不是所有的節(jié)能技術(shù)用在一起節(jié)能效果最好，而是需要綜合考慮節(jié)能產(chǎn)品合理優(yōu)化組合，才能收到最佳的節(jié)能效果，獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.1新區(qū)產(chǎn)能建設(shè)中合理選擇抽油機(jī)井節(jié)能產(chǎn)品

針對抽油機(jī)與電機(jī)、配電箱如何匹配才能達(dá)到最佳節(jié)能效果的問題，通過研究發(fā)現(xiàn)同時采用節(jié)能型抽油機(jī)與節(jié)能拖動裝置后，疊加效果低于節(jié)能效果最好的設(shè)備，甚至無節(jié)電效果。原因是節(jié)能電機(jī)及節(jié)電箱都是在電參數(shù)上進(jìn)行了改進(jìn)或優(yōu)化，疊加使用時因功能重復(fù)而互補(bǔ)性少甚至相互抵消。所以我們在制定節(jié)能措施時要遵循節(jié)能工作“四要”原則中的“措施種類要協(xié)調(diào)”，即在措施的制定過程中，應(yīng)充分考慮各類措施的適用性，避免沖突措施共同使用和同類型措施重復(fù)使用，最大限度地發(fā)揮措施優(yōu)勢。

2.2老區(qū)抽油機(jī)井節(jié)能技術(shù)改造要有針對性

2.2.1

老區(qū)常規(guī)抽油機(jī)數(shù)量多，電機(jī)多采用Y系列電機(jī)，能耗高。因此要對其進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造和管理措施相結(jié)合，以達(dá)到節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。通過理論分析及現(xiàn)場試驗(yàn)，節(jié)能產(chǎn)品的綜合節(jié)電率隨電機(jī)的負(fù)載率上升而下降。采用三步排查法對抽油機(jī)井進(jìn)行分析，找準(zhǔn)高能耗井和高能耗點(diǎn)。在高能耗點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合每口井的井況、地質(zhì)需求、設(shè)備能力、節(jié)能形勢等因素，制定切實(shí)可行的節(jié)能措施。應(yīng)用抽油機(jī)智能間歇節(jié)電控制裝置，實(shí)現(xiàn)了間抽管理的設(shè)計(jì)智能化、操作自動化、運(yùn)行高效化，不僅達(dá)到了增油降耗的目的，而且解決了因液面抽空造成抽油泵干磨，使檢泵周期縮短的問題，使生產(chǎn)管理更具科學(xué)性。

3 結(jié)論與認(rèn)識

1抽油機(jī)節(jié)能措施井合理利用，即可以提高工效，增加采油量，又可以節(jié)約電能，保護(hù)電機(jī)及設(shè)備，其應(yīng)用前景是十分廣泛的。我們國家的抽油機(jī)設(shè)備相當(dāng)多，相信變頻調(diào)速器在這方面是可以大有作為的。

2調(diào)整抽汲參數(shù)的目的就是要保持合理的舉升高度，隨著舉升高度的增加，抽油機(jī)井的系統(tǒng)舉升效率也增加，但不是線性關(guān)系，達(dá)到一定程度將不再上升。因此，為了提高抽油機(jī)井的系統(tǒng)舉升效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳旭峰.提高井筒舉升效率的措施研究

[2]王慧，毛志華.油田機(jī)采系統(tǒng)效率影響因素分析與防止對策.節(jié)能.2003年第2期

作者簡介：

李運(yùn)亭;性別：男;出生：1978年03月23日;籍貫：山東省即墨市;參加工作：1998年6月;學(xué)歷：大專;工種：采油;工作單位：第四采油廠第四油礦六區(qū)三隊(duì)

（作者單位：大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠第四油礦）