低渗透油田抽油机节能技术研究与应用

大庆西部外围低渗透油田具有“三低”特点,油层埋藏深,按照常规方法选配抽油设备,造成载荷利用率低,系统效率低,电机功率利用率低,严重制约油田开发效益。针对低渗透油田抽油机配置偏大,系统效率低、能耗高的问题,通过理论研究和统计分析的方法研究产液指数的变化规律,进而得出抽油机载荷的变化规律,调整低渗透油田抽油机选型技术界限;结合节能设备特性进一步完善功率等计算方法,实现节能降耗的目的。现场应用519口抽油机井,取得了较好效果,平均单井日节电60k W·h,单井系统效率提高了2.4个百分点,年节电552×104k W·h。     

工况自适应拖动装置应用效果评价

抽油机工况自适应拖动装置是一种将普通游梁式抽油机转化成智能抽油机的辅助性系统,主要由多功能电脑控制单元、电机随动驱动器以及运动状态传感器组成。该装置在现场共应用380套,分别在常规拖动运行状态和工况自适应拖动运行状态下,对抽油机启动、运行状态下的消耗功率、电流、产液量、沉没度、耗电、系统效率、功率因数等数据进行测试对比。采用工况自适应拖动装置能够实现柔性启动,在很大程度上消除了启动时的电流冲击和机械冲击,提高了电机配置;能够实现柔性运行,保证电机的衡功率输出,有效降低抽油机井的消耗功率,减少负功输出及设备损耗;该装置可通过自动调节冲次功能保证井下动液面的合理性,实现供排关系的协调;该装置能够提高功率因数,在运行过程中降低吨液百米耗电,有效提高系统效率。     

降低抽油机井能耗方法研究

通过理论分析确定了抽油机井能耗分区控制图动态参数及区域分界曲线,建立了抽油机井能耗分区控制图。抽油机井能耗分区控制图共划分为5个能耗区域(低效区、潜力区、合理区、高效区和待落实区),动态参数为产液和百米耗电,采油井可按照动态参数在抽油机井能耗分区控制图中定位,定位后利用抽油机井能耗分区控制图,确定节能挖潜目标。按照能量损耗部位,细化为节点,建立抽油机井节点分析控制图。节点分析控制图将影响抽油机能耗的因素划分为3个区域14个能耗点。利用节点分析控制图对挖潜目标内的单井逐一查找原因,并制定相应的措施表,措施实施后利用能耗分区控制图对所治理范围内的井验证治理效果。通过研究,最终确立应用"两图一表法"降低抽油机井能耗,并利用该方法对某采油队59口抽油机井的能耗进行了综合治理:措施前平均吨液百米耗电为1.06k W·h/(100m·t),措施后平均吨液百米耗电降至0.74k W·h/(100m·t)。     

电潜柱塞泵在低渗透油田的应用

肇州油田为低渗透油田,单井产量低,自投产以来一直采用抽油机—深井泵举升系统进行开采,存在理论排量过大、泵效低,杆系统断、脱、偏磨现象严重,机械结构复杂,系统效率低等问题。往复式电潜柱塞泵系统主要由直线电机、配套抽油泵、变频控制系统三大部分组成,举升工艺驱动方式由地面转向地下,地面无可动设备,减少设备管理工作量的同时降低了工人劳动强度;无杆举升克服了杆系统故障造成的检泵作业,消除了举升杆柱所需能耗。在肇413区块的现场应用试验结果表明:电潜柱塞泵举升可以满足油井的排量需求,平均泵效达到83.1%。电潜柱塞泵举升与抽油机举升相比,理论排量下降75%以上,平均节电65%,斜井节电可达85%;单井节省投资4.4万元,单井每年可降低维护运行费用1.1万元。建议今后在低渗透油田低产井加大电潜柱塞泵应用规模。     

异步电机矢量控制技术在抽油机井的应用

针对大庆油田杏北开发区部分抽油机井机井能耗高、系统效率低等问题,试验应用异步电动机矢量控制装置,以降低抽油机井能耗,提高系统效率.矢量控制技术是通过理论算法将定子电流等效为励磁电流和转矩电流,使异步电机具有和直流电机相似的性能.该技术克服了普通变频器低速负载性差的不足,具有低速大转矩特征,实现了抽油机井软启动、负载跟踪、功率自动匹配和抽油杆运行轨迹优化.将矢量控制技术应用于不同产液、不同供液状况的抽油机井.现场应用结果表明:5口试验井均达到了节电、提效的目标,平均单井功率因数提高0.47,吨液百米节电率达19.5％,泵效提高4.1个百分点,系统效率提高6.7％;供液不足的井泵效大幅提高,低系统效率井系统效率明显提高.异步电机矢量控制技术的应用,为高含水后期油田的高效举升提供了技术支撑.     

低转速电机节能效果分析

大庆外围油田举升工艺主要采用抽油机深井泵作业,随着开采时间的延长,油井产量逐年降低,部分油井存在"大马拉小车"现象。而目前采用的几种降低冲次的方法,节能效果均不理想。为改善杆管的受力状况,提高泵效,降低能耗,开展了低转速电机现场试验。探讨了外围油田应用低转速电机的工作原理,现场试验应用36口井,试验前后对比,平均冲次下降1.23次/min,平均动液面上升59.91m,平均泵效提高4个百分点,平均单井日节电36kW.h,单井全年可节电11826kW.h,平均系统效率提高2.0个百分点。采用低转速电机后,油井的产量稳定,说明更换低转速电机可以满足生产需要,且达到了"三提一降"的良好试验效果。更换低转速电机后,示功图比较饱满,闭合面积大,说明抽油机大部分时间都在做有用功,且降低了抽油机的动载荷,改善了抽油机的运转性能。应用低转速电机,降低了电机的输入功率和油井的吨液耗电;降低了抽油泵的容积损失,改善了泵的充满程度,提高了泵效;减少了杆管的磨损次数,改善了杆管的受力状态,延长了杆管寿命。     

RS抽油机节能减速器在A油田的应用

A油田部分油井存在供液不足、泵效低、耗电高等问题。要提高油井泵效和节能效果,就需要降冲次。在成本、改造技术难度等方面对比了各种降冲次方法的优缺点,最终确定采用安装节能减速器的方法来降低冲次。在抽油机的电机和减速箱之间增加一套辅助减速装置即为节能减速器。减速器可大幅降低抽油机的惯性负荷,因此能起到一定的节能作用。介绍了节能减速器安装尺寸的确定方法。A油田在126口井安装、应用了节能减速器。安装节能减速器后,126口井平均消耗功率由3.526kW下降到3.000kW,综合节电率达到14.08%;系统效率由5.943%上升到7.116%;平均单井日节电13.2kW.h,预计可实现年节电60.7×104kW.h;抽油机运转较平稳,减小了惯性载荷,从而减少了抽油机的机械故障;优化了油井运行参数,提高了泵效,减少了杆管磨损。     

抽油机井节电设备配置优化试验与应用

油井抽油机、电机、电控箱组合配置有利于节能（电能）。以吨液百米耗电量为指标,考察了7组不同抽油机、电机、电控箱组合配置在4种举升高度（200m、400m、600m、800m）下的系统效率。耗电设备的合理配置,可以提高系统效率,降低吨液耗电量,节能（电能）效果显著。     

工况自适应拖动装置应用效果评价

抽油机工况自适应拖动装置是一种将普通游梁式抽油机转化成智能抽油机的辅助性系统,可使抽油机在最佳状态下运行,在实现柔性启动、衡功率输出的同时基本消除反向发电,大大减轻因电机被负荷拖动而导致的减速箱内部齿轮间背击的冲击强度,在井下工况发生变化时,可自动调整冲次以协调供采平衡关系,追踪动液面至合理的设计值。2013年对工况自适应拖动技术进行了技术推广,现场共应用380套。该装置实际应用结果表明,平均单井功率因数由0.4提高到0.74,平均单井百米吨液节电率达9.2%,有效降低了能耗。平均单井系统效率由26.7%提高到30.9%,平均提高4.2个百分点。但受应用规模限制,目前对该装置在何种机型、电机类型、地层供液条件下应用效果最佳还有待深入研究。     

抽油机井适应性与节能设备匹配优选研究

举升工艺技术选择不当会降低工艺本身对特定油井工作条件的适应性,从而导致设计使用寿命缩短和设计生产能力减弱,不仅会严重影响产量,还会增加生产费用。在综合考虑举升工艺自身技术特性和油藏自然特性的基础上,建立了包括系统基本状况、下泵深度、排量、井下特征、油藏特性和生产操作等6个一级指标和15个二级指标在内的举升工艺技术综合优选评价指标体系;基于使用AHP(层次分析法)对评价主指标权重的量化,利用加权评分法对比了抽油机与螺杆泵、电泵其他两种常规人工举升方法。结果表明,抽油机、螺杆泵和电泵的最终适应性加权平均结果分别是3.29、2.88和2.08,对于自然特性不同的油藏,抽油机的适应性最强。抽油机井节能设备优化匹配结果表明,对于常规水驱油藏,日产液量较小时应考虑选用Y系列电机+变频配电箱组合,随日产液量增加,选用高转差电机+普通配电箱较为经济合理。对于化学驱油藏,高转差电机的节能优势明显要优于Y系列电机,且当日产液小于60t/d时,应选用普通配电箱,而当产液大于60t/d应选用变频配电箱。     

抽油机井一体化节能技术在油田中应用

抽油机是目前采油生产中的主要抽油设备,同时也是油田耗能的主要设备。将抽油机一有杆泵抽油系统分为地面及井下两部分,根据抽油机井光杆功率及电网向抽油机系统输入的总电能,分析得出抽油机井地面能耗约占总能耗的30%,地下能耗约占总能耗的70%,地下能耗节能潜力较大。地下损失能量主要包括黏滞损失功率和滑动损失功率,滑动损失功率与冲程和冲次成正比,黏滞损失功率与冲程和冲次的平方成正比。在抽油机井能耗影响因素中,运行参数是易于控制的主要影响因素。因此,确定了"大泵径、长冲程、低冲次"的地面及地下一体化优化节能思路。累计实施1152井次,系统效率由优化前的26.17%提高到30.81%,节电率达15.09%,年节电1216.86×104kW.h,节约电费776.48万元,加上节约作业费用和维护费用,年获经济效益1420.28万元。     

低渗透油田机采井节能降耗配套技术应用

低渗透油田机械采油系统能耗高、系统效率低,采取的节能措施缺乏针对性,应用效果不明显。从能耗节点和系统效率分级测试入手,依据相关资料文献,对能耗节点进行分析诊断,找出影响机采系统能耗高的主要因素:地面、井下、设计和管理因素。遵循对地下地上整体考虑、优化运行的思路,通过在管理上实施间抽、参数调整、盘根盒调整等措施,技术上应用无刷直流电机、伺服电机、低转速电机和在线调平衡等措施,摸索降低机采能耗对策,找到了适合外围低渗透油田的机采节能措施。通过对现场措施能耗数据的分析对比及经济效益评价,确定了各项措施在低渗透油田的适用范围,但是,为保证后期设备的正常运行,需要加强机采系统分析与综合管理,从而找出改善抽油机性能、节能降耗的方法,最终实现降低机采能耗及提高抽油系统整体效率的目的。     

十屋采油厂机采系统效率优化及发展方向

抽油机井采油是油田主要的机械采油方式,抽油机也是油田主要耗能设备之一。抽油机采井系统效率是抽油机在提液过程中其有效功与系统输入能量的比值,反映抽油机井采油的能耗水平,是机械采油经济技术指标之一。介绍机采井系统效率的计算方法、影响因素,并对提高机采井系统效率的措施进行探讨。提高机采井系统效率,是降本增效的有效途径。     

柔性抽油机节能原理探讨

柔性抽油机结构上使用钢丝绳和滑轮组替代了常规抽油机的游梁和连杆。以X2-D4—641井为例验证其节能效果表明,与常规抽油机相比,其节电率高达44.87％。分析认为,影响抽油机系统效率的主要因素是悬点载荷。悬点载荷波动小,则抽油机运行平稳,有利于降低装机功率,提高电机效率。据此,对滑轮组中钢丝绳长度与曲柄旋转角之间的函数求导,得出悬点加速度的函数;函数曲线显示,柔性抽油机最大加速度为0．1m/s^2左右,远小于常规抽油机的0．5～1．0m/s^2,说明柔性抽油机悬点载荷远小于常规抽油机;示功图对比显示,柔性抽油机所受载荷的波动幅度减小．抽油机运行状况平稳;抽油机装机功率从37kw降到18．5kW,消耗功率从13．55kW降到7．81kW,提高了电机负载率,即提高了电机效率,从而达到节能的目的。但仍存在摩擦力增大,钢丝绳和滑轮组的使用寿命降低等缺陷。     

埕岛油田电泵井故障成因分析与措施探讨

<正>1采油厂电泵举升现状1.1电泵举升现状胜利油田海洋采油厂共有电泵井423口,开井360口;平均电机功率54.2k W、排量92.2m3、扬程1736.7m、泵挂1499.5m;平均日产液82.8t、产油20.6t、含水75.2%;平均泵效89.5%、检泵周期1555d。其中2年以上的井196口,占开井数的54.4%;5年以上的井47口,占开井数的13.1%。目前生产最长的CB251A-4井生产时间为4251天。     

抽油机二次平衡技术及节能原理分析

常规游梁式抽油机存在负扭矩、能耗大、效率低的问题.本文设计了二次平衡装置,对抽油机的二次平衡作了深入的理论分析,给出了通过抽油机扭矩曲线信号叠加,实现抽油机净扭矩的正值化的方法,同时降低一次平衡曲柄轴净扭矩的两个峰值,从而降低了电机的功率,提高了电机的效率,节能达到15% ～20%.该技术具有很好推广价值.     

降低抽油机井地面能耗技术在安塞油田的应用

针对安塞油田抽油机井地面能耗高的生产现状,以节能降耗为目标,分析了机采井地面能耗高的影响因素,阐述了降低地面能耗的途径及措施.通过抽油机平衡优化、合理匹配电机、加强抽油机井生产管理等综合治理措施及无功补偿装置、节能型变压器、抽油机节电箱、集中控制节能装置、高效电机、节能抽油机等节能设备的应用,提高抽油机井配电质量、提高电机效率及提高抽油机效率,从而降低了安塞油田抽油机地面能耗.     

运用高转矩节能电机优化抽油机运行效率

抽油机是油田使用最普及的设备,提高其运行效率是抽油机井节能挖潜增效的有效途径。根据不同抽油机电机运行状态下参数的变化情况,论述了抽油机运行过程中的主要动力设备电动机的运行规律、工作特性,阐述了在抽油机的设计和改造过程中,应以降低抽油机的载荷波动参数为目标,使电机适应于抽油机交变载荷变化的要求,提高功率利用率。同时,对拖动抽油机的异步电动机、同步电动机的机械载荷特性的合理匹配提出建议,用以指导今后抽油机井节能技术的推广应用。     

中国科学家研发出新一代全钒液流电池电堆

正6月11日,中国科学院大连化学物理研究所宣布,该所储能技术研究部李先锋研究员和张华民研究员团队成功开发出新一代30 k W级低成本全钒液流电池电堆。经测试,该电堆在30 k W恒功率运行时,其能量效率超过81%,100个循环容量无衰减。全钒液流电池储能系统由电堆、电解质溶液、管路系统等组成,其中电堆起到至关重要的作     

新型变速恒频风力发电系统的非线性控制器设计

针对当前采用电力电子变流设备完成变速恒频风力发电的成本高及可靠性有待改善等问题,提出一种利用变量泵-变量马达组成的液压无级调速系统实现风力发电变速恒频的新方法。基于新型风力发电变速恒频液压无级调速系统的工作原理,建立该系统的风-机-液动力学模型,并针对其强非线性、多输入多输出特点,设计非线性精确反馈线性化的非线性控制器。以10 k W风力发电系统运行的仿真结果显示,在湍流强度为12%的10 m/s额定风速输入工况下,该非线性控制系统能有效的控制发电机输出频率为49.67~50.23 Hz。