抽油机井上降耗与增产技术

抽油机井上降耗与增产技术

摘要：随着油田的开发，大部分油田进入高含水期，能耗加大，节能是必须解决的大事。通通过节能技术应用情况介绍及效果分析，证明了不同节能技术、方法与设备的节能效果。

关键词：变频柜；抽油机；节能

1.节能降耗是油田发展的客观要求

目前，我国抽油机的保有量在10万台以上，电动机装机总容量在3500兆瓦，每年耗电量逾百亿千瓦时。抽油机的运行效率特别低，在我国平均效率为25．96％…，而国外平均水平为30．05％，年节能潜力可达几十亿千瓦。电能是油田生产的重要动力，随着油田油气勘探开发的深入，用电量将不断增大。其中，抽油机是油田耗电大户，其用电量约占油田总用电量的40％，且总体效率很低，造成油井开采的电费成本居高不下，能源浪费十分严重。因此，减少电能在抽油机上的耗费，提高电能的利用效率，对于保证油田正常生产，提高油田经济效益有着十分重要的意义。

随着节能工作的深入，目前已有近30％的油井使用了节能设备，如各种节能型抽油机、节能型电机以及节能配电箱。这样，在保证生产的前提下，既合理使用了能源，又最大限度地节约了能源，取得了很好的经济效益。

利用变频调速技术，通过传感器技术实现模糊控制，有效杜绝设备的空耗，从而实现节能的目的。同时变频技术的利用使抽油机实现了软启动．适应地下参数变化大的生产特点，使得此技术在油田

开发过程中具备广阔的推广空间。

2抽油机井上的节能技术

在抽油机井上进行节能降耗，有两方面工作可做；一是方面偏大的井即小机型，换小泵径、下调地面参数或者实行间抽制度；二是应用节能设备。

2. 1 下调参数

对于地面参数已经调到最小．但示功图仍然显示供液不足的井，通过换小机型，能够保证供采协调，在换小机型前．要对油井功图载荷进行长期统计分析．保证换小机型后不会出现负载荷以及扭矩超过额定值的现象

泵效30％或示功图显示供液不足的井需要换小泵径，最好是在检泵时下入，这样能节约投入。

下调凋参数要保证参数下调后．流床、动液面不会发生大的变化，不能影响油井的产量。

对于参数无法下调或调小后仍然属于三低井的油井可以实行间

抽制度．利用液面恢复曲线确定间抽蚪的停抽时间；利用动液面下降曲线确定间抽非的停抽时间。间抽可节电60％，而产量、含水数据变化不大。

2. 2节能设备

节能设备主要包括节能抽油机、节能配电箱以及节能电机。首先，应在抽油机上作文章．其次考虑使用节能型配电箱和节能电机。

游梁抽油机是目前油田最常用的机械采油设备，它具有可靠性

高，使用寿命长，维修方便等优势，但是它存在着高能耗的缺点，运行过程中负载具有冲击性的周期交变负载，启动转矩大，曲柄的角度是时刻变化等特点。

双驴头抽油机是在常规抽油机基础上开发的新型增程式抽油机，它是把常规游梁式抽油机连杆与游梁之间的铰链连接改成驴头与钢丝绳的柔性连接组成变参数的四杆机构。在抽油机工作时，它们的长度随悬点位置的改变而变化，使载荷扭矩随曲柄转角的变化接近正弦，达到加强抽油机平衡的效果。同时通过游梁后臂的长度的变化，使传动性能与悬点载荷的变化相适应，减小了抽油机减速器上的扭矩，提高了抽油机的承载能力，降低了能耗。

皮带式抽油机是目前寿命和使用性能够满足油田需要的机型，减速箱扭矩比较小，增加冲程只增加高度即可，冲程可以达到。可以在稠油井、大泵提液井、小泵深抽井上应用，不足之处是配备电机为电磁调速电机，效率较低。

摩擦换向抽油机作为一种机电一体化节能抽油机，它的工作系统的传动机构安装在平台上，由开关磁阻电动机、摆线针轮减速机组成，工作系统采用摩擦传动，机械传动路线短，效率高；卡泵时摩擦系统打滑，避免拉断井杆，超载自动停机保护。

3抽油机变频控制柜节能降耗

目前油田电动机节能主要分为三方面：（1）人为地改变电动机的机械特性以实现负荷特性的柔性配合，从而提高系统效率，实现节能。这种方法主要是改变电源频率。（2）从设计上改变电动机的机

械特性(如高转差电动机和超高转差电动机)，从而改善电动机与抽油机的配合，提高系统运行效率，达到节能。（3）通过提高电动机的负荷率、功率因数，实现节能。下面对油田普遍使用和正在试验的几种电动机进行分析。

3.l工作原理。当前在各种抽油机变频柜中处理再生电能的方法有制动电阻、吸收电容、回馈制动等，其中较为先进的方法是利用回馈制动的方式将这部分电能回馈电网。抽油机能量回馈智能变频控制柜，在电动机驱动抽油机的状态时由主变频器从电网吸收电能，而在油井释放能量状态时由回馈变频器将这部分能量变成与电网电压同步同相位的正弦波经过滤波后回馈电网，利用变频控制柜+永磁电机配合使用，进行节能改造经实践证明效果非常明显，节电率高达30％一60％。

3.2增产原理。动态节能装置通过输入正常频率、最小载荷、最高频率、最低频率，能够根据实时采集载荷及示功图进行分析处理。在一个冲程内采集的载荷大于最小载荷，抽油机按正常频率运行，如果采集的载荷小于最小载荷，变频柜将在最高频率和最低频率之间分成多段运行。对于上下不平衡油井，控制抽油机按不同的频率运行，达到上快、下慢的方式运行，减少空抽，提高泵效，从而节约能源，提高原油产量。

3.3电动机节能原理。如果电动机运行在额定负荷或额定负荷附近，则电动机属于经济运行。实际上，电动机以轻载运行，即一般称为“大马拉小车”的情况是常见的。因此，电动机节能是不容忽

视的重要问题。电动机运行效率取决于电动机负荷率，gbl2497—1995国家标准规定，y2系列(ip44)37kw/6极电动机的负荷率应大于0.40：22kw 6极电动机的负荷率应大于0.46，此时电动机为经济运行。对于不同功率的y系列电动机，效率下降点也不同。一般情况下，效率和功率因数随负荷率变化的曲线如图l所示。把效率将要快速下降点q所对应的负荷率称为临界负荷率β。当负荷率β＞βa。时，效率的变化不大，这是由于电动机的可变损耗和不变损耗的对比关系所决定的，当负荷率β(0.70时，功率因素下降很快。功率因素的低下不但使电动机本身能耗有所增加，而且给电网造成了附加损耗，降低了电网容量和变压器设备的利用率。

4结语

要进一步提高游梁式抽油机的节能降耗效果，应从改善现有电动机的机械特性入手，使其机械特性与抽油机的负载特性互相配合，在负荷较小时工作特性较硬，负荷变大时特性变软，既可减小轻载时的转差损耗，又可像超高转差电动机那样增大抽油泵柱塞行程，提高泵效，提高系统效率。

要达到此目的，最理想的是用频敏材料制造电动机的转子绕组，但目前还未见有关研制成功频敏效果较好(在00—50hz内)材料的报道，一旦频敏材料的研究取得突破，必将给电动机的制造和节能开创新的途径。另一方面是研制四象限变频器，这样就可以把电动机发电状态所发的电回馈电网。国外已有此类产品，但价格很高。国内有些单位也在做这方面的工作。