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。     

游梁式抽油机飞轮储能系统设计及实验

现役的游梁式抽油机耗电量超过油田生产总用电量的50％,其总效率往往低于30％,抽油机系统的效率低下造成了电能的较大浪费,而游梁式抽油机的工作原理及结构特点有利于采用飞轮储能装置提高其效率.本工作设计了适用于游梁式抽油机的飞轮储能系统,建立了抽油机动力学仿真模型,搭建了相应的实验测试平台,采用仿真分析和实验研究相结合的方...     

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。     

一种新型抽油机电机电压空间矢量PWM控制技术研究

油田采油设备使用大量的游梁式抽油机,其电机一般均使用三相异步感应电机,由于目前较为成熟的抽油机电机节能控制常采用两电平PWM变频控制,其输出电压中除基波外,还包含有大量的谐波分量,造成电压波形的畸变,因而运行效率较低,浪费了大量的电能。文中介绍了采用电压空间矢量PWM控制技术来控制抽油机电机的方法,与传统的PWM方法相比,可以减小转矩脉动和铁损耗,并可提高电源电压的利用率,从而实现较好的节能效果。     

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。     

谈谈提高抽油机系统效率的几点体会

针对抽油机的特殊工况,分析了近几年国内在抽油机上应用的各类节能产品的特点,指出了影响抽油机系统效率的最主要因素;根据主要因素优选了新的节能技术(新研制的抽油机专用永磁电动机、抽油机专用自动调压变压器、超低速电机)在497口井上进行了试验,试验结果说明：只有对影响抽油机系统效率的主要因素进行整体改造,而不是单一节能技术的应用,才是提高系统效率的最有效途径。     

节点理论在抽油机系统节能中的应用

2004年大庆油田采油十厂机采系统能耗占全部能耗的43.56%,系统效率仅为6.0%。相关文献和资料表明:常规抽油机-有杆泵抽油系统中各耗能节点依照效率从低到高排序依次为电机、抽油泵、抽油杆、管柱、皮带、减速箱、四连杆机构和盘根盒。对能量传递过程中能量损失较大的电机、抽油泵、抽油杆和管柱的效率进行分析后,确定如下节能措施:更换节能电机和节能配电箱,提高电机效率;使用HY级高强度抽油杆代替D级抽油杆;应用系统效率优化软件对单井参数实施动态调整,包括冲次调整、冲程调整、泵径调整和泵深调整等。通过实施以上措施,大庆十厂机采系统能耗得到有效控制,总装机功率上升幅度与抽油机井年耗电增长幅度均低于井数增加比例,吨液机采耗电从2007年的51.05kW·h/t下降至2008年的50.62kW·h/t,系统效率从2007年的6.78%升至2008年的6.85%。     

掺稀抽油机井系统效率计算新方法与提高对策探讨

中国石化塔河采油二厂共有机采井530口,其中机抽井399口,占机采井总数的75.3%,但抽油机井整体系统效率平均仅为19.7%,平均吨液耗功达到14.1kW·h/t,且尚无系统的抽油机系统效率测试与计算方法,影响抽油机井系统效率的主要因素也不明确。在常规机抽井系统效率的计算方法基础上,考虑掺稀注入系统的影响以及掺稀井动液面确定这两个因素,研究出掺稀机抽井系统效率的计算方法,并指出影响系统效率的主要因素为动力驱动因素(抽油机电机)和杆柱因素(抽油杆柱),次要因素为注入系统因素(掺稀泵)和井下管柱因素(套管)。通过对38口掺稀井的系统效率计算,发现针对套压0的油井,存在系统效率为负值的情况,对影响系统效率的因素进行分析后,将计算方法进行修正并验证其实用性。同时,提出使用节能电机、变频柜以及井下配套工具提高系统效率,现场试验结果表明,使用节能电机和变频柜,系统效率由18.1%提高到25.5%,使用井下配套工具,系统效率由17.4%提高到24.9%。     

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.     

解决游梁式抽油机大马拉小车问题的两种电动机

为解决游梁式抽油机所配电动机功率配置与供电系统不合理以及电能浪费的问题,提出了两种新型节能电动机的解决方案,并对这两种电动机在油田应用的系统节能效果进行了分析评价.     

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。     

提高油田机采系统用能效率的措施

胜利油田1616口游梁式抽油机井的机采系统测试表明，游梁式抽油机井平均功率因数为0．461，平均系统效率只有28．59％．泵充满系统小于0．4的抽油机井占测试总井数的33％。分析显示．造成抽油机系统效率低的原因主要是：变压器与异步电动机之间匹配方式不合理，设备容量大，自身损耗大；占油田电机总量31．4％的Y系列电机的平均空载损耗大，为2.86kw：低产液井电机的冲次可调范围有限，受电机最低转度和皮带轮最小包角限制，其最小冲次仅可调到4次／min，但1～1．5次，min的冲次即可满足生产需要，造成能耗浪费。为此，开发应用新型抽油机脱动系统，抽油机电机负载率从15％提高到35％，平均有功节电率和无功节电率分别达到15％和80％；开发应用抽油机平衡度实时在线检测技术，实现节能降耗；开发新型永磁电机，以增大启动力矩，合理调节冲次。     

循环水泵节能改造与应用

水泵流量、扬程和功率分别与其转速的一次方、二次方和三次方成正比。对于流量经常变化的场合,采用变频调速技术,控制电机转速,改变泵的流量和扬程,可节约电能50%,显著降低节流损耗,且生产工艺稳定,具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点。根据运行参数,输送同等流量的水,减少压头损失40m,电流降低约40A,节约用电14kW.h,按目前工业电价0.67元/kW.h计,每年产生直接经济效益8万余元。叶轮切割也是常用的节能技术之一,其技术实施要满足三个条件:水泵实际循环流量满足系统需求,水泵铭牌扬程高于实际扬程5m以上;水泵在装置内所有循环系统主支路调节阀全开时,循环水泵的运行电流超过额定电流;能够降低装置循环系统的阻力。应用叶轮切割技术后,单台水泵工作电流由32A降至30A,一年节电68590kW.h。     

Sizing and modelling of photovoltaic water pumping system

With the decline in price of the photovoltaics (PVs) their use as a power source for water pumping is the most attractive solution instead of using diesel generators or electric motors driven by a grid system. In this paper, a method to design a PV pumping system is presented and discussed, which is then used to calculate the required size of the PV for an existing farm. Furthermore, the amount of carbon dioxide emissions saved by the use of PV water pumping system instead of using diesel-fuelled generators or electrical motor connected to the grid network is calculated. In addition, an experimental set-up is developed for the PV water pumping system using both DC and AC motors with batteries. The experimental tests are used to validate the developed MATLAB model. This research work demonstrates that using the PV water pumping system is not only improving the living conditions in rural areas but it is also protecting the environment and can be a cost-effective application in remote locations.     

Energy efficiency in pumps

In this paper, “energy efficiency” studies, done in a big industrial facility’s pumps, are reported. For this purpose; the flow rate, pressure and temperature have been measured for each pump in different operating conditions and at maximum load. In addition, the electrical power drawn by the electric motor has been measured. The efficiencies of the existing pumps and electric motor have been calculated by using the measured data.

Potential energy saving opportunities have been studied by taking into account the results of the calculations for each pump and electric motor. As a conclusion, improvements should be made each system. The required investment costs for these improvements have been determined, and simple payback periods have been calculated.

The main energy saving opportunities result from: replacements of the existing low efficiency pumps, maintenance of the pumps whose efficiencies start to decline at certain range, replacements of high power electric motors with electric motors that have suitable power, usage of high efficiency electric motors and elimination of cavitation problems.     

Economic feasibility of solar pumping

Two major questions concerning the economic feasibility of solar pumping are addressed. The first of these is concerned with finding a least-cost solar system by considering the alternative use of either thermal or water storage. The second involves the determination of areas where solar energy would be economically competitive with electricity or fuel as a power source for pumping installations.A linear programming solution is developed to find the optimal combination of thermal and water storage for a solar installation. The formulation is then extended to determine a least-cost system when hybrid systems are considered. A hybrid system may incorporate a combination of solar, electric and fuel power inputs. The concept of a breakeven “critical” distance from existing infastructure for solar installations is developed, and an example problem is provided to illustrate typical values of this distance and to show its sensitivity to the base energy costs and rate of inflation for those costs. It appears that electrical pumping is probably the most economical alternative provided that electric infrastructure is located nearby. Fuel power will also be more economical than solar if there is a source of fuel near the proposed pumping site. However, solar systems may be economically competitive when considered for installation at realistic distances from existing infrastructure.     

论电厂电气控制模式的发展方向

讨论了电厂电气控制模式的发展方向。现阶段结合自身实际，以DCS 电气现场远程I／O模式或DCS 集控楼电子室I／O模式为主体。随着数字化时代的到来，DCS FCS(现场总线控制系统)是今后发展的方向。     

以80C196MC为核心的抽油机智能变频控制系统

针对油田抽油机上应用的变频控制系统普遍存在着倒发电状态难处理及适应性和可靠性差的问题,采用了电抗器回馈法进行解决。同时通过单片机对抽油机工作状况的瞬时检测,跟踪电机的功率状态,找到井况与电动机的最佳匹配曲线,然后控制系统按最佳匹配匹配曲线运行。在以80C196MC为核心重新设计变频控制系统后进行了现场试验,结果表明,综合节电率达到了22．28％。     

基于压缩空气储能的CCHP系统特性研究

以先进绝热压缩空气储能（AA-CAES）为基础,构建冷热电联产（CCHP）系统,对比4种不同储气室和运行方式方案下的系统特性,并针对关键参数进行敏感性分析。结果表明,采用恒温储气室且滑压运行时系统储能效率和效率最高;采用恒温储气室且恒压运行时系统能量密度最高。第二级换热器损最大,是提高系统性能时的首要优化目标。当换热器效能提高时,储能效率、效率均出现折点。储气室最大压比越大,系统储能效率和效率越低,能量密度越高。采用恒温储气室时,系统不受压缩/膨胀影响;采用恒壁温储气室时,较高的压缩/膨胀功率有利于提高储能效率和效率,但压缩功率升高会降低能量密度。