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        抽油機一體化控制系統(tǒng)節(jié)能改造技術應用與分析評價

        2012-10-13 08:00:58張鵬耿永峰張向軍李京梅吐哈油田公司技術監(jiān)測中心節(jié)能監(jiān)測站
        石油石化節(jié)能 2012年9期
        關鍵詞:單井抽油機油井

        張鵬 耿永峰 張向軍 李京梅(吐哈油田公司技術監(jiān)測中心節(jié)能監(jiān)測站)

        抽油機一體化控制系統(tǒng)節(jié)能改造技術應用與分析評價

        張鵬 耿永峰 張向軍 李京梅(吐哈油田公司技術監(jiān)測中心節(jié)能監(jiān)測站)

        針對吐哈油田公司隨著油田的開發(fā),抽油機用電負荷在逐年提升,每年大約以20%的速度遞增,能耗與生產的矛盾日顯突出。面對產液量日趨遞減,在用抽油機配套電動機均按最大功率配備,造成抽油機在輕載或空載時能源浪費的現(xiàn)狀,文中介紹了在溫米采油廠選取93口低產液油井實施一體化控制系統(tǒng)示范區(qū)建設,實現(xiàn)對單井油、套壓、載荷、沖速、用電量以及抽油機的運行狀況的實時檢測、記錄和遠傳監(jiān)控,最終形成單井系統(tǒng)效率分析報表,達到優(yōu)化控制抽油機運行目的。通過測試效果評價,具有很好節(jié)能效果和應用前景。

        抽油機 監(jiān)控系統(tǒng) 改造 評價

        1 概述

        吐哈油田公司自1991年開始建設到1995年進入開發(fā)階段,相繼建成了溫米、鄯善、魯克沁、吐魯番和三塘湖等油田,統(tǒng)計時間截止2011年10月共有抽油機井1815口,在運行1196口,2010年抽油機井年耗電量為10745.65×104kWh,占生產總用電量(26077.09×104kWh)的41.2%。溫米采油廠所屬的溫吉桑、米登、溫西一、溫西三、紅胡、溫西十等采油區(qū)塊,目前有油井370口,現(xiàn)運行開井的有226口,其中抽油機井193口,潛油電泵井7口,自噴井26口。抽油井年平均耗電量1445.26× 104kWh。隨著油田的開發(fā),用電負荷在逐年提升,能耗與生產的矛盾日顯突出。吐哈油田公司對在用設備運行狀況進行了認真分析和研究,決定在溫米采油廠選取96口低產液油井實施一體化控制系統(tǒng)示范區(qū)建設,采取對低產液單井加裝一體化控制柜,實現(xiàn)對單井油、套壓、載荷、沖速、用電量以及抽油機的運行狀況的實時檢測、記錄和遠傳,最終形成單井系統(tǒng)效率分析報表。該項目的實施,既降低了員工勞動強度,同時達到優(yōu)化控制抽油機運行目的。

        2 系統(tǒng)工作原理及功能介紹

        該系統(tǒng)建設主要包括:一是推廣應用抽油機一體化變頻控制技術與遠程終端監(jiān)控,為抽油井能效監(jiān)測與地面參數(shù)動態(tài)調整提供條件。二是采用GPRS網絡技術作為它們的傳輸紐帶,建立抽油井能耗與效率實時監(jiān)測分析與系統(tǒng)優(yōu)化體系。

        2.1 抽油機變頻一體化控制技術

        變頻調速技術的實施可實現(xiàn)以下功能:

        1)變頻器軟起動功能:起動時電流小,對電網沖擊小,起動時能耗降低。減小對電動機、減速箱、抽油機等機械的沖擊,延長相關設備的使用壽命。軟起動和降沖速可延長抽油機壽命及油井免修期20%以上。

        2)變頻器控制上下行程速度功能:實現(xiàn)設備上、下行程自動識別,從而改變抽油機上、下行程的運行速度。另外抽油機沖速在1~6范圍內任意調節(jié),可使抽油機的抽汲參數(shù)對不同油井而言有不同設計。適當調節(jié),能提高泵的充滿系數(shù),減少泵的漏失,從而提高泵效達到增產目的。沖速的任意調節(jié),還可不停機調節(jié)產量,解決了因更換皮帶輪調速造成的停產,從而提高了生產效率。

        3)分段轉速控制功能:通過變頻器對抽油機轉速調節(jié),根據(jù)抽油機的特殊工況,把轉速控制細化為上沖程轉速和下沖程轉速分段控制,可實現(xiàn)上沖程時電動機工作在50Hz,下沖程電動機工作在20~30Hz,達到快提慢放功能,從而降低漏失,提高泵效。

        4)高效制動功能:變頻器實現(xiàn)制動控制方式,能自動跟蹤電動機的負載調整電壓及頻率,將抽油機發(fā)電狀態(tài)時產生的能量用電阻就地消耗。可減少電動機發(fā)熱,消除電能反送,這相當于綜合了變電壓節(jié)能和超越離合器節(jié)能。

        2.2 單井系統(tǒng)效率實時監(jiān)測與優(yōu)化技術

        新增WellView機采井遠程監(jiān)控系統(tǒng)以及EffStar系統(tǒng)效率軟件分析技術平臺,可實現(xiàn)以下系統(tǒng)功能:

        1)數(shù)據(jù)遠傳功能(GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送模塊DTU):能夠對抽油機載荷(最大與最小值)、電流(Ia、Ib、Ic)(最大與最小值)、電壓(Ua、Ub、Uc)有效值、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、上下沖程最大電流值、上下沖程功率、平衡率、油套壓、日用電量、累計電量、沖速、系統(tǒng)狀態(tài)、采集時間等數(shù)據(jù)的遠程上傳。

        2)WellView監(jiān)控功能:系統(tǒng)具有示功圖、電流圖、電流、電壓等參數(shù)的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)查詢功能,根據(jù)長時間的參數(shù)變化情況,方便快速分析?,F(xiàn)場數(shù)據(jù)通過GPRS系統(tǒng)上傳到采油廠中心控制室操作站,實現(xiàn)實時抽油井遙測數(shù)據(jù)的顯示,顯示抽油井的線電壓、三相電流、電動機負荷等;顯示抽油井的實時工況,使用動畫顯示、圖標、文字來直觀描述當前設備的狀況,如啟停、掛牌維修、停止使用等狀態(tài)顯示圖、棒圖、曲線等專業(yè)功能的提供,同時可提供與建立專家?guī)爝M行比較、存儲、調入打印等功能。

        3)EffStar系統(tǒng)效率實時監(jiān)測分析與優(yōu)化功能:結合變頻調速技術,根據(jù)當前示功圖動態(tài)調整抽油機的沖速,讓抽油機保持在最優(yōu)生產參數(shù)下運行,對油井系統(tǒng)效率進行實時分析與計算,同時提供完整的抽油井系統(tǒng)效率生產統(tǒng)計報表。

        4)以網頁形式發(fā)布計算結果,同時也可以完成各種歷史數(shù)據(jù)、曲線的查詢。

        圖1 抽油機一體化控制裝置

        抽油機一體化裝置見圖1,單井在線載荷傳感器見圖2,抽油機平衡監(jiān)控器見圖3,GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送模塊DTU見圖4。

        圖2 單井在線載荷傳感器

        圖3 抽油機平衡監(jiān)控器

        圖4 GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送模塊DTU

        3 實施效果分析

        3.1 系統(tǒng)優(yōu)化實施效果分析

        該系統(tǒng)經調試正常后于10月12日進行了測試,計劃安裝96口,實際施工安裝93口,由于各種因素影響,監(jiān)測站抽測了其中的48口進行分析評價,抽測率51.6%。48口井的系統(tǒng)效率及綜合節(jié)電率進行分析評價見表1。

        表1 48口抽油機井平均節(jié)電效果計算表

        3.2 單井實時數(shù)據(jù)監(jiān)控與系統(tǒng)軟件應用效果分析

        按照實施方案,93套遠程監(jiān)控與一體化控制柜已安裝調試完畢,各項參數(shù)的實時監(jiān)控、系統(tǒng)分析以及WEB發(fā)布軟件運行正常,達到了預期目的。

        1)實時監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了七大功能,即抽油井實時運行監(jiān)控、電參量與示功圖、抽油井平衡狀況、示功圖疊加對比、任意時間段單井用電量查詢、系統(tǒng)效率分析、單井異常報警信息,目前運行狀況性能穩(wěn)定,數(shù)據(jù)準確,為實時優(yōu)化工況,開展能效對標提供了保障。

        2)實時監(jiān)測與人工測試數(shù)據(jù)對比分析表明,該系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)符合現(xiàn)場實際,對于間開井、產狀變化井,實時監(jiān)測取得數(shù)據(jù)在優(yōu)化工況方面更具指導意義。

        3)經驗證油井井況及沖速變化不大時,上傳電參數(shù)與現(xiàn)場實際測試數(shù)據(jù)基本一致。除H102井沖速變化較大無可比性外,WX1-303井最大偏差1.39,WQ8井最小偏差0.1,達到預期目的。

        4 經濟效益分析

        4.1 一體化控制調參年節(jié)約電量

        年節(jié)電量180.34×104kWh;電費按0.72元/ kWh計算,年節(jié)約電費129.85萬元。

        4.2 檢泵及人員勞動力節(jié)約折合費用

        根據(jù)溫米采油廠每年平均地下檢泵約80臺次,全廠263口抽油機中共安裝抽油機一體化變頻控制柜93臺,變頻運行平均在30~40Hz之間,這樣計算,平均檢泵周期延長1/4,每年平均減少檢泵次數(shù)20臺次,按照往年平均每臺次檢泵人工、材料費用共6萬元計,每年減少檢泵費用120萬元。

        4.3 投入產出比

        購置費388萬元(用合同價)+安裝調試費(包括安裝材料、電纜等)75萬元+評價費25萬元=488萬元,即:488/(129.85+120)=1.95,投資回收期為1.95年。

        5 結論及認識

        1)通過此次節(jié)能改造,使機采系統(tǒng)的系統(tǒng)效率由原來的平均15.52%提高到19.76%,提高了4.24個百分點,綜合節(jié)電率25.55%,取得顯著節(jié)能效果。

        2)機采系統(tǒng)是一個動態(tài)過程,需要不斷優(yōu)化調試,因此該措施能有效降低操作人員勞動強度,便于調參;同時強化現(xiàn)場操作管理與日常維護,保障節(jié)能設備能正常發(fā)揮應有作用。

        3)經測試分析與評價該項目實施具有系統(tǒng)穩(wěn)定,節(jié)能效果顯著,可在其它單位尤其是偏遠、低產液油井區(qū)塊實施推廣應用該項技術,提升企業(yè)管理水平。

        4)通過該系統(tǒng)的投入運行便于及時發(fā)現(xiàn)問題,有利于科學決策。可以及時發(fā)現(xiàn)并及時處理抽油機在運行過程中出現(xiàn)的異常情況,減少意外停機頻次。通過遠程監(jiān)控快速監(jiān)測和錄取運行參數(shù),進行科學分析與判定,提高功效。

        5)節(jié)能作為油田的一項系統(tǒng)工程,貫穿了油田開發(fā)全過程,建議加強節(jié)能管理,增加節(jié)能投資,尤其在產能建設中優(yōu)先考慮節(jié)能設備配套,避免開發(fā)過程中的二次投入。

        6)多年來,我們一直希望建立一套完整的節(jié)能管理系統(tǒng),從管理上抓好節(jié)能,從技術上實現(xiàn)節(jié)能。通過近幾年努力,溫米采油廠綜合能耗呈整體下降趨勢,主要得益于在節(jié)能工作的技術投入和精細化管理工作的推進;同時也使員工的思想觀念發(fā)生重大變化,節(jié)能意識普遍提高。但我們也清楚地認識到由于油田產能的下降,設備老化,主要能耗設備的單耗呈上升趨勢,我們將按照已取得的經驗,從技術和日常管理兩方面入手,進一步提高節(jié)能管理水平,深入開展能效對標研究工作,建立能效對標評價與考核體系,為油氣生產和降本增效提供強有力的保障。

        10.3969/j.issn.2095-1493.2012.09.011

        2012-07-18)

        張鵬,2008年畢業(yè)于重慶科技學院電氣工程與自動化專業(yè),從事節(jié)能監(jiān)測與評價工作,E-mail:pm398740692@qq. com,地址:新疆鄯善火車站鎮(zhèn)吐哈油田公司技術監(jiān)測中心節(jié)能監(jiān)測站,838202。

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