抽油机井系统效率测试方法及其应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 抽油机井系统效率测试方法及其应 用 摘要：抽油井（也称机采井， 其系统称为机采系统）是胜利油田孤岛 采油厂主要耗能设备，也是采油厂的耗 能大户。2010 年孤岛采油厂油井平均功 率因数偏低，只有 0.5-0.75。介绍了抽 油机井系统效率测试方法。 中国论文网 /2/view-12798719.htm 关键词：机采系统效率测试调平 衡低冲次变频 中图分类号：TE933 文献标识码： A 文章编号： 1 前言 机采井是中石化胜利油田第二大 采油厂孤岛采油厂主要耗电设备，是采 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 油厂的耗电大户。2010 年完成机采系统 效率测试 585 井次，分别为常规测试、 节能四新项目对比测试及技改项目对比 测试等。根据测试数据统计分析，采油 厂平均机采系统效率为 32.9，最高 52.65，最低 5.52，10以下井 25 口，效率为 1020井 89 口，效率 为 2030井 298 口，效率为 30 以上井 149 口。 前期采油厂经过永磁电机配套变 压器改造、机采井优化设计及节能技术 改造等项目，机采系统效率已达到胜利 油田较高水平，但仍有部分区块由于产 能不足，液量低等原因，导致系统效率 较低，机采系统仍有很大节能潜力。 2 抽油机井系统效率测试方法 2.1 现场测试 目前机采井系统效率测试主要分 为电参数测试及示功图测试，两种测试 同时进行。其目的主要是测试输入功率 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 及光杆功率，计算地面效率、井下效率 及系统效率。 2.2 测试数据采集及分析 测试电参数，测试时间 3 分钟， 测试参数主要有输入功率、功率因数、 功率平衡度、电参数曲线图等。以 KXK71-93 井为例，见图 1图 2。 图 1 KXK71-93 井电能参数曲线 图 2 KXK71-93 电能参数表 3 机采系统评价指标及达标情况 机采系统评价指标主要有功率因 数、平衡度、系统效率、百米吨液耗电 等四项指标，具体测试结果见表 1，石 油行业机采系统评价指标见表 2。 表 12010 年孤岛采油厂机采系统 测试数据 表 2 石油行业机采系统评价指标 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 由表 1、表 2 可以看出，采油厂 机采系统已达到或超过石油行业评价指 标。 4 抽油机井系统效率测试方法的 现场应用 4.1 调平衡试验 针对功率不平衡井进行了调平衡 试验，选取了 5 口抽油机井进行功率平 衡度调整，并在调整前后进行了测试 （表 3） 。 表 3 机采系统调平衡对比分析表 此次调平衡试验 5 口井中，有 3 口井有节电效果，有 2 口井不节电。 2 口井不节能原因： （1）采用测试数据时间过长， 抽油机工作状况发生了改变，平衡调整 适用于工作状况稳定的抽油机井。 （2）分析电能参数曲线图可知， 由于负功出现在曲柄转角 0及 360，此 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 种抽油机调功率平衡度见效不大，不能 有效降低负功，所以节能效果不理想 （见图 3） 。 图 3 KXK71X119 电参数曲线图 4.2 降低冲次 对于一些供液不足、动液面低、 产能低的抽油机井对启动能力要求高， 小功率电机无法正常启动。这种类型的 井对冲次要求低，一般在 23 次/分左 右就能满足生产要求。如果安装大功率 电机，虽然满足了启动要求，但会造成 大马拉小车现象，功率因数低，浪费电 能。对此采油厂进行了节能技术改造， 采用原电机安装中间轴方法，既满足了 启动要求，也降低了冲次，改造费用也 不高。2011 年采油厂挑选 60 口抽油机 进行了中间轴节能技术改造（见表 4） 。 表 4 低效机采井改造前后系统效 率测试数据表 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 安装后中间轴工作状况稳定，由 测试结果可以看出改造后节能效果较好。 冲次降低了 1.8 次/分后，液量变化不大， 不影响正常的原油生产。输入功率下降 了 2.49kW，单井日节电 60kWh。系统 效率提高了 5.05%，吨液百米耗电下降 了 0.841kWh/hmt，综合节电率 达 29.8%。该项改造取得了良好的效果， 建议今后将对符合条件的抽油机井继续 推广应用该项技术改造。 4.3 单井变频改造 孤岛采油厂有 120 余口油井间隙 出油，该类型的油井，在正常生产时油 井液面较高，产液量也大，油井生产负 荷也较大。但在间隙期时，油井液面较 低，油井不产液，此时抽油机相当于空 载，生产负荷极轻，电机功率因数低， 抽油机平衡度低，系统效率下降快，电 能浪费严重。对此，采用了单井变频技 术，可实现抽油机的软起动、软停止， 有效地控制电机的运行和保护电机，延 长电机的使用寿命。该技术能将负功转 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 化后回馈电网，既节约电能，也不会造 成电网的污染。同时还可通过频率调整， 实现抽油机生产参数的自动调整，提高 抽油的负载率及负载平衡度，达到节能 降耗的目的。2011 年，选取了 2 口抽油 机井进行了改造试验（表 5） 。 表 5 单井变频节电效果对比测试 表 分析测试结果可知，改造后液量 变化不大，输入功率下降，功率因数有 了明显的提高，综合节电率分别为 29.61%和 4.93%，节能效果较好。 4.4 电磁调速电机改造 对采油厂在用的电磁调速电机进 行了测试，在测试过程中，技术人员发 现此类抽油机井输入功率高、功率因数 低，致使系统效率不高，属于电机配套 不合理。对 82 台电磁调速机的测试数 据进行分析，平均输入功率 11.55kW， 平均功率因数 0.44，系统效率只有 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 13.89，改造后将有很大的节能潜力（表 6） 。 表 6 电磁调速电机统计分析表 为此，对此类抽油机井可进行永 磁电机的改造，并配套使用中间轴减速 器，既达到降低冲次、提高启动力矩的 目的，也能提高系统效率、节能降耗的 目的，改造后节电率将达 20%以上。 5.5 永磁电机功率因数问题分析 在测试过程中，部分永磁电机存 在功率因数过低的现象。初步分析原因 可能是永磁铁退磁引起的，根据胜利油 田关于永磁电机永磁铁退磁试验结果分 析，目前在用的永磁电机产品质量可靠， 不存在退磁问题。事实上，永磁电机工 作状况主要与工作电压有关，在测试电 机中有 89 台永磁电机功率因数低于 0.85，分析其工作电压，普遍存在偏高 或偏低现象。永磁电机对工作电压精度 范围要求很高，必须在一定范围内。由 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 于部分井工作状况或线路进行了改变， 而电压发生了改变，所以导致永磁电机 功率因数低，功耗高，工作状态不稳。 5 结束语 提高机采系统效率是一项系统工 程，今后要进一步加强老油田基础设施 改造的力度，对能耗高、制约老油田开 发水平提高的站内设施、管网、设备进 行调整、更新、改造，应用先进的工艺 技术