机采井节能技术与效果分析

来源:用户上传      作者: 杨海波

　　摘 要：阐述了机采井各种节能技术原理，根据现场实际运行情况，对其节能效果进行综合评价，并提出各项节能技术在措施选井时的选井依据，为今后机采井节能技术推广提供技术参考。
　　关键词：机采井节能 节能电机
　　
　　随着油田开发的不断深入，采出液中含水率的不断升高，低产低效井的增加，原油的开采成本越来越高，如何有效利用能源，把原油开采成本降低到最低限度，充分实现“少投入，多产出”的高含水开发后期油田开采方式，已成为目前油田开采面临的主题。近年来，为了实现节能降耗工作目的，在节能降耗技术方面引入了大量的节能技术，如三功率电机、双速电机，直流无刷电机，无功补偿等节能技术等。但是各井的生产情况存在差异，论述节能技术，能够达到最佳的节能目的。
　　1 节能技术原理
　　目前在用机采井节能技术主要包括三功率电机、双速电机，直流无刷电机，游梁式抽油机下偏杠铃改造和异步电机就地无功补偿等。
　　1.1.三功率电机
　　目前油井上使用的三功率电机都是由原电机进行回厂改造而成，三功率电机与原电机的区别在于定子绕组不同，定子绕组是一个串联绕组，是一个有抽头的绕组。比如原电机为45kW的电机，在原绕组上增加2个抽头，这样可以将定子绕组设计成一个为45kW，另一个为37kW，第三个为26kW。控制柜中有一个电流检测电路，根据电流大小能够实现绕组的自动切换。起动时可投入大功率绕组，运行时可投入小功率绕组，当电机满负荷运行时，小功率绕组的效率和功率因数都很高。这样就较好地解决了“大马拉小车”的问题。
　　1.2双速电机
　　油井上所用的双速电机多数型号为ZYCYT315L-8/12，生产厂家为大庆采艺技术开发有限公司，电机额定功率为30/45kW，双速电机与普通电机的区别在于定子绕组不同，该双速电机设计2套定子绕组，一套是8极绕组，另一套为12极绕组。配电箱内有一个转换开关，分高速和低速，可以根据油井的供液能力，人为的实行高低速转换，从而达到节能降耗的目的。
　　1.3.直流无刷电机
　　直流无刷电机是用电子式控制（驱动器）来控制交流电机换相，得到类似直流电机特性（直流电机启动转矩大，从零转速至额定转速可提供额定的转矩）又没有直流电机结构上的缺陷（普通直流电机碳刷及整流子在电机运转时会产生火花，长时间会造成组件损坏）。三相交流电先经转换器转换成直流，再由换流器转成三相电压来驱动电机，换流器一般由6个功率晶体管（Q1-Q6）分为上臂（Q1\Q3\Q5）和下臂（Q2\Q4\Q6）连接电机作为控制流经电机线圈的开关。当电机转子转动到霍尔感应器感应出另一组信号的位置时，控制部又再开启下一组功率晶体管，如此循环电机就可以依同一方向继续转动。见控制原理图1。
　　图1 直流无刷电机工作原理图
　　1.4无功就地补偿节能
　　（1）抽油机用电机功率因素偏低原因分析。首先，抽油机起动时都是带载起动，惯性矩较大，起动时又总在上下死点处起动，油田在选配电机时为了起动顺利，不影响生产，一般按最大扭矩选配电机，而抽油机起动后正常工作时平均转矩与最大扭矩相比只有1/3，这是造成“大马拉小车”的主要原因。低负荷率运行造成功率因数低，效率低，电能浪费大。
　　（2）无功补偿节电原理。电机消耗的有功功率是不变的，根据三相有功功率计算公式：
　　公式表明，线电压U是恒定的，若小，则电流I就大，电流大，电机及线路的电能损耗就大，由于异步电机在运行过程中吸收感性功率，造成电网功率因素降低，只有并联电容器，对其进行无功补偿，来提高电网功率因素。
　　2 效果分析
　　目前在用机采井节能技术较多，但对于不同类型的油井，终究哪种节能技术节能效果更理想。结合现场应用情况作具体分析。
　　2.1三功率电机
　　目前在用的三功率节能电机30台，正常运行22口，6口泵况变差，2口转换功能出现故障，不能处于节能状态运行。统计表明，单井日产液量低，原配用电机功率大的井经过三功率改造后节能效果显著。分析原因认为不节能的井由于日产液量高，大机型长冲程抽油机本身载荷就大，消耗功率高，经过三功率改造之后，电机在低功率的状态下运行，形成了“小马拉大车”的现象。
　　2.2双速电机
　　目前在用双速电机202台，双速电机最大的优点就是可以根据油井的供液能力，手动高低速切换，电机功率在45和30kW之间灵活选择。实施参数调整方便快捷，平均系统效率36.5，与普通电机比较，平均系统效率提高7个百分点，节能效果显著。
　　2.3直流无刷电机
　　直流无刷电机目前某矿在用12台，其中2口井泵况变差，其余10口井节能效果统计表明，电机功率由之前的45kW降低到30kW的节能效果要比电机功率由之前的37kW降低到30kW的好。如X1井，CYJY10-3-48HB，措施前：电机功率45kW，有功功率9.05kW，系统效率21.24%，措施后：电机功率30kW，有功功率7.46kW，系统效率64.85%，系统效率提高43.61%。
　　如X2井，CYJY10-3-37HB，措施前：电机功率37kW，有功功率6.66kW，系统效率21.24%，措施后：电机功率30kW，有功功率3.9kW，系统效率33.26%，系统效率提高12.02%。对于系统效率降低的2口井，经过现场落实，这2口井都存在泵漏失现象，泵校与改造之前对比有所下降，从而造成系统效率下降。
　　2.4无功补偿节电
　　油田在选配电机时为了起动顺利，不影响生产，一般按最大扭矩选配电机，而抽油机起动后正常工作时平均转矩与最大扭矩相比只有1/3，因此无功补偿配备能力一般也配备为电机额定功率的30%左右。随着节能技术的推广应用，无功补偿节电技术将会得到重视。
　　3 结束语
　　探讨节能措施及实际节能效果，即三功率电机改造选井时应尽量少选单井日产液量高于50m3/d，将生产管理与节能措施相结合，加强基层小队维修电工无功补偿维护技术学习，使单井无功补偿设备能够及时得到有效维护，提高节能工作管理水平。
　　参考文献：
　　[1]陈涛平.石油工程[M].石油工业出版社.
　　[2]中国石油天然气公司人事部，采油工[M].石油工业出版社.
　　[3]丛望，郭镇明.电机学[M].哈尔滨工业大学出版社.
　　[4]黄纯华，葛少云.工厂供电[M].天津大学出版社.
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