抽油机多功能调速装置节能评价与认识

抽油机作为机械采油井的主要举升工艺技术,具有变负载运行特性,配套使用的电动机属于恒转速运行设备,无法根据抽油机负载变化的需求,动态调整功率输出;同时,具有重载启动特性,造成装机功率偏大,低负荷问题突出,并存在负发电现象,降低了电动机的功率因数。因此,针对启动负载大或液面波动大、需要频繁调参的游梁式抽油机井,大庆油田第七采油厂进行了现场试验,2013—2016年初,现场共应用抽油机多功能调速装置760台,在产液量基本不变的前提下,与同型常用抽油机工频运行对比,有功节电率11.63%,无功节电率47.87%,综合节电率16.35%,单井日节电37.8 k Wh,取得较好的节能降耗效果。     

大庆油田游梁式抽油机电动机的节能分析

在大庆油田游梁式抽油机应用的节能电动机大致分为永磁电动机、高转差电动机、变级多速电动机和伺服电动机。在游梁式抽油机标准井上,在不同负荷情况下,对比测试了这四种电动机的综合节电率,分析了其不同的优缺点,为油田合理选配抽油机电动机提供了参考。     

变转矩运行节能装置在游梁式抽油机上的应用

针对稠油井游梁式抽油机负荷与电动机匹配程度差,油井抽油机系统效率低、能耗高,电动机和变压器负载率低等问题,采用了变转矩运行节能装置,实现了抽油机负荷与电动机的合理匹配,进而达到抽油机井系统节能降耗的目的。介绍了变转矩运行节能装置的组成、工作原理、特点及其现场应用情况,并对现场应用效果作了综合评价分析。实践证明,该节能装置是一种具有良好性价比的新型油井节能装置,既可以改善和优化游梁式抽油机负荷与电动机合理匹配程度,又可以降低油井变压器容量,具有良好的推广应用价值。     

低渗透油田功率平衡技术应用及节能潜力分析

在低渗透油田应用电流法调整游梁式抽油机平衡,因电动机功率因数过低而无法真实反映抽油机平衡状况,常出现虚假平衡现象。传统电流法无法满足油田日益增长的变频设备的需求,不能有效降低机采能耗;因此,现场应用了功率平衡技术调整游梁式抽油机曲柄平衡。应用功率法判定抽油机平衡可以避免虚假平衡的发生,相比于电流法更加准确、更加节能,而且适用于变频设备。试验得出功率平衡可以在电流平衡的基础上实现平均单井日节电8.87 k Wh的节能效果,若功率平衡标准P下/P上为60%~150%时,节能效果更好;功率平衡与电流平衡在功率因数大于0.6时存在一定的相关性,此时电流平衡度至少在85%~125%范围内,功率都是平衡的;应用功率平衡技术能够实现年节电555.4×10~4k Wh。     

开关磁阻电动机用作游梁式抽油机拖动试验及效果评价

针对油田在用的常规游梁式抽油机的运行效率较低,特别是其电动机运行效率较低,并结合游梁式抽油机运行方式,提出将一种新型高效调速电动机用作抽油机拖动电动机。它具有启动扭矩大、电流小、高效区间宽等特点,与抽油机"重载启动、轻载运行"特性较匹配,从而达到提高电动机运行效率和抽油机井系统效率的目的。通过开关磁阻电动机室内试验和现场试验两方面,对开关磁阻电动机作为抽油机拖动电动机的技术优势和效果进行了总结分析。室内试验分析表明,开关磁阻电动机空载电流小,自身效率高,具有较好的启动特性,启动扭矩达到额定转矩的2.5倍时,电流仅为额定电流的0.3倍。在较大的转速和负载范围内,运行效率均能保持在80%以上。现场试验200口井,平均系统效率提高3.6个百分点,功率因数由0.44提高至0.98,有功节电率18.9%。     

直线抽油机的研制与应用

针对游梁式抽油机存在的安全隐患、高耗低效和调参限制,研制生产了适用于长冲程、低冲速抽油机井且安全可靠的直线抽油机。它利用复式永磁电动机通过皮带直接驱动负载工作,采用智能控制系统,对抽油机冲程和冲速实现无极可调。现场实验证明,该型抽油机与游梁式抽油机相比系统效率提高5%左右,综合节电率21.5%,节能效果显著。     

降压软启动技术在抽油机井电动机合理匹配中的应用

针对抽油机井电动机装机功率大,导致直接启动时电流高、扭矩大以及能耗高的问题,开展了抽油机井电动机软启动运行试验。利用电动机Y—Δ降压软启动等技术,可降低输入电压,保证电动机装机功率下降后的设备安全运行。现场试验表明,软启动运行时,电动机速度与扭矩均从零呈匀加速状态递增,最大扭矩值小于直接启动的最大扭矩值,减小电动机的启动电流,消除电动机直接启动时所产生的冲击载荷对抽油机的影响,从而实现提高电动机效率和功率因数、减少运行能耗的目的。应用降压软启动技术可使电动机装机功率下降40%,启动电流峰值下降16%,节能效果显著。     

抽油机节能装置研究

我国油田开采设备主要为游梁式抽油机,其运行时功率因数低、电能浪费严重,严重影响电网供电质量。抽油机节能装置采用电力电子变换技术,实现PWM(脉冲宽度调制)可控整流、单位功率因数运行、抽油机下冲程时实时高功率因数电能回馈至电网等功能,优化供电质量、节约电能。进行了MATLAB/Simulink仿真,验证系统设计的可行性,并且制作了设备样机在油田现场进行节能试验。测试结果表明,32号井年节电量为3.35×10~4kWh,43号井年节电量是1.94×10~4kWh,节能效果显著。     

电控换向塔架式抽油机举升技术应用

针对传统游梁式抽油机传动效率低、能耗低、节能效果差的问题,开展电控换向塔架式抽油机举升技术试验,旨在降低单井能耗,提高节能效果。通过改变游梁式抽油机四连杆机构传动为电动机经减速器减速直接带动驱动轮、动滑轮传动,并由智能控制装置控制进行上下往复运动,提高传动效率和系统效率,降低能耗。经过4口井试验数据对比分析,平均系统效率提高11.29%,吨液百米节电率26.3%,平均单井日节电56.4 kW,具有较好的节能效果。4口井累计年节电8.176×10~4kWh,年节约电费5.217万元,具有较高的经济效益和广阔的应用前景。     

电动机Y-Δ转换运行在油井的应用效果分析

吐哈油田公司鲁克沁采油厂属稠油开采区,机采系统耗电量占生产总耗电量的40%以上,为了有效解决稠油开采普遍存在"低负荷"现象,进一步降低机采系统电耗,该厂投入大量资金进行节能技术措施改造。采油厂针对现有抽油机配备的大容量三相异步电动机进行Y-Δ形转换运行节能改造,即从控制柜到电动机接入2组输入线,Δ接线运行启动,正常工作后切换到Y形接线方式运行,测试分析在抽油机电动机Y-Δ形转换运行的稳定性和应用效果,试验结果显示:切换到Y形接线方式运行后电动机的无功功率下降66.88%,运行电流下降59.88%,功率因数提高了0.28,综合节电率达到20.79%,有较好的节能效果,为稠油区块进一步节能降耗,推广应用该节能措施提供科学依据。