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        采取有效技術(shù)措施 降低機(jī)采系統(tǒng)能耗

        2012-11-15 02:58:20付升大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠
        石油石化節(jié)能 2012年3期
        關(guān)鍵詞:口井沖程節(jié)電

        付升(大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠)

        采取有效技術(shù)措施 降低機(jī)采系統(tǒng)能耗

        付升(大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠)

        抽油機(jī)作為油田主要的耗能設(shè)備之一,在生產(chǎn)原油的同時(shí)也消耗了大量的電能。隨著油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入高含水后期,油井井?dāng)?shù)不斷增加、產(chǎn)液量逐漸下降,機(jī)采節(jié)能形勢(shì)不容樂(lè)觀。為降低運(yùn)行成本,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗,結(jié)合井隊(duì)實(shí)際情況,采取了優(yōu)化抽油機(jī)井工作制度、更換各種節(jié)能設(shè)備等技術(shù)措施,取得了一定的節(jié)能降耗效果,同時(shí)針對(duì)目前井隊(duì)機(jī)采節(jié)能工作存在的問(wèn)題,提出了相應(yīng)整改措施。

        能耗 措施 效果

        1 機(jī)采系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀

        2011年上半年系統(tǒng)效率測(cè)試84口井、137井次,井隊(duì)抽油機(jī)井平均單耗為11.42k W h/t、平均系統(tǒng)效率25.15%。平均單耗較高的主要原因是泵況和地層供液能力導(dǎo)致的液量低,見(jiàn)表1。

        表1 井隊(duì)2011年上半年系統(tǒng)效率測(cè)試情況統(tǒng)計(jì)

        2 具體措施及效果分析

        2.1 優(yōu)化工作制度[1]

        對(duì)于單井而言,在油井生產(chǎn)情況和供電設(shè)備既定的情況下,影響油井機(jī)采耗電的主要因素即為抽油機(jī)井抽汲參數(shù)的組合,采用相對(duì)較為合理的抽汲參數(shù)組合對(duì)降低抽油機(jī)井的機(jī)采耗電具有非常重要的作用。

        2.1.1 調(diào)小參數(shù)

        為了降低采油系統(tǒng)的容積損失及摩擦和慣性損失,根據(jù)九區(qū)一隊(duì)油井低產(chǎn)液、低流壓的實(shí)際情況,加大了調(diào)小參數(shù)的力度,以提高抽油機(jī)井泵效,保證其較合理的沉沒(méi)度。調(diào)小地面參數(shù)包括調(diào)小沖程和調(diào)小沖速:調(diào)小沖程有效沖程變小,沖程損失率變大;調(diào)小沖速降低循環(huán)次數(shù),減小桿柱的交變載荷。調(diào)小沖速效果好于調(diào)小沖程,因此調(diào)小參數(shù)時(shí)優(yōu)選調(diào)小沖速,調(diào)小參數(shù)97井口效果對(duì)比見(jiàn)表2。

        表2 抽油機(jī)井調(diào)小參數(shù)措施前后節(jié)能效果對(duì)比

        2.1.2 參數(shù)匹配

        較低的沖程會(huì)增加沖程損失,較高的沖速導(dǎo)致抽油機(jī)井慣性損失和摩擦損失增加。因此,合理優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù),減少?zèng)_程損失和降低循環(huán)次數(shù)能有效地降低系統(tǒng)能耗。按長(zhǎng)沖程低沖速原則匹配參數(shù)3口井,見(jiàn)表3。

        表3 抽油機(jī)井長(zhǎng)沖程低沖次參數(shù)匹配措施前后節(jié)能效果對(duì)比

        2.1.3 換小泵徑

        對(duì)流壓較低、泵徑較大、沖速無(wú)法繼續(xù)下調(diào)的井,在檢泵時(shí)換小泵徑,提高了泵效及有效功率,流壓上升沉沒(méi)度趨于合理,9口井換小泵徑效果對(duì)比見(jiàn)表4。

        表4 抽油機(jī)井換小泵徑措施前后節(jié)能效果對(duì)比

        2.1.4 堵水

        針對(duì)高沉沒(méi)度、高含水的抽油機(jī)井,堵水8井次,在減少無(wú)效采出液、減少能耗的同時(shí),通過(guò)調(diào)小抽汲參數(shù)(堵水時(shí)換小一級(jí)泵5井次,堵水后調(diào)小沖程1井次、調(diào)小沖速6井次),進(jìn)一步減少能耗,降低單耗,8口井采取堵水措施效果對(duì)比見(jiàn)表5。

        表5 抽油機(jī)井堵水措施前后節(jié)能效果對(duì)比

        2.1.5 換小機(jī)型

        對(duì)于機(jī)型偏大的井采取換小機(jī)型措施,降低能耗,解決了“大馬拉小車(chē)”的問(wèn)題,提高了設(shè)備運(yùn)行效率。換小機(jī)型6口井,均為CY JY 10-3-37H B換CY J6-2.5-26H B,見(jiàn)表6。

        表6 抽油機(jī)井換小機(jī)型措施前后節(jié)能效果對(duì)比

        2.2 更換節(jié)能電動(dòng)機(jī)[2]

        目前抽油機(jī)井普遍應(yīng)用的為游梁式抽油機(jī),由于抽油機(jī)工作時(shí)為脈動(dòng)負(fù)荷和重負(fù)荷啟動(dòng),它所配用的電動(dòng)機(jī)有較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,而目前與抽油機(jī)配套普遍采用的Y系列電動(dòng)機(jī)由于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩偏低,配套時(shí)不得不提高電動(dòng)機(jī)容量以滿足啟動(dòng)的需要,這樣勢(shì)必造成電動(dòng)機(jī)安裝容量過(guò)大,使電動(dòng)機(jī)常常處于輕載運(yùn)行,“大馬拉小車(chē)”,由此造成電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中效率和功率因數(shù)都大大降低,損耗也明顯加大。針對(duì)這種現(xiàn)狀,在生產(chǎn)中應(yīng)用了多種類(lèi)型節(jié)能電動(dòng)機(jī),不同程度地提高了電能利用率,降低了能耗。

        2.2.1 永磁電動(dòng)機(jī)

        永磁同步電動(dòng)機(jī)節(jié)能原理是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)完全同步,無(wú)轉(zhuǎn)差損耗,轉(zhuǎn)子不需要外加勵(lì)磁電源,消除了勵(lì)磁損耗,因此具有功率因數(shù)較高且效率曲線平坦的特點(diǎn),達(dá)到了提高功率因數(shù),降低無(wú)功損耗的目的,21口井換永磁電動(dòng)機(jī)效果對(duì)比見(jiàn)表7。

        表7 抽油機(jī)井換永磁電動(dòng)機(jī)措施前后節(jié)能效果對(duì)比

        2.2.2 調(diào)速電動(dòng)機(jī)

        雙速電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩大,恒轉(zhuǎn)矩,啟動(dòng)電流平穩(wěn),正常生產(chǎn)時(shí)可降低電動(dòng)機(jī)額定功率,保證參數(shù)的合理匹配,提高功率利用率,減少空耗。裝機(jī)后電動(dòng)機(jī)有功功率下降,電動(dòng)機(jī)功率利用率增加,日耗電下降。雙速電動(dòng)機(jī)適用于低產(chǎn)液、低流壓、低泵效井,解決低理排、低流壓、低產(chǎn)液井熱洗問(wèn)題。熱洗時(shí)把電動(dòng)機(jī)調(diào)至高擋位置,增加泵理論排量、提高熱洗質(zhì)量、延長(zhǎng)熱洗周期、縮短熱洗時(shí)間、減少熱洗次數(shù),達(dá)到增油節(jié)氣的目的,3口井采用雙速電動(dòng)機(jī)的效果對(duì)比見(jiàn)表8。

        表8 抽油機(jī)井換調(diào)速電動(dòng)機(jī)措施前后節(jié)能效果對(duì)比

        2.2.3 三相高轉(zhuǎn)差率雙速電動(dòng)機(jī)

        高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)具有啟動(dòng)力矩大,啟動(dòng)電流小,適合對(duì)啟動(dòng)困難、液量不足的抽油機(jī)井進(jìn)行節(jié)能改造。YCHD系列抽油機(jī)一體化節(jié)能拖動(dòng)裝置采用超高滑差啟動(dòng)、雙速運(yùn)行、無(wú)功補(bǔ)償節(jié)能方式。具有轉(zhuǎn)差率高(保證值為7%)、啟動(dòng)力矩大,過(guò)載能力強(qiáng)、運(yùn)行特性平滑、堵轉(zhuǎn)電流小、堵轉(zhuǎn)力矩大的特點(diǎn),可有效減小抽油系統(tǒng)的最大負(fù)荷及負(fù)荷變化范圍,減小減速器最大靜扭矩及扭矩變化幅度,2口措施井效果對(duì)比見(jiàn)表9。

        表9 抽油機(jī)井換三相高轉(zhuǎn)差率雙速電動(dòng)機(jī)措施前后節(jié)能效果對(duì)比

        2.2.4 雙功率抽油機(jī)拖動(dòng)裝置

        電動(dòng)機(jī)具有兩個(gè)級(jí)別額定功率,轉(zhuǎn)子有兩組抽頭分別接到兩個(gè)交流接觸器上,其中一個(gè)交流接觸器接高功率抽頭,另一個(gè)交流接觸器接低功率抽頭,兩個(gè)交流接觸器實(shí)現(xiàn)互鎖,由控制器控制完成兩種功率間的自動(dòng)切換。采用大功率啟動(dòng)、小功率運(yùn)行(電動(dòng)機(jī)以高功率啟動(dòng)運(yùn)行,當(dāng)電流低于低功率運(yùn)行電流時(shí),則通過(guò)控制器將電動(dòng)機(jī)切換到低功率狀態(tài);當(dāng)電流升高到高于低功率運(yùn)行電流時(shí),則切換到高功率狀態(tài)),減少電動(dòng)機(jī)空載損耗,降低電動(dòng)機(jī)有功功率,避免“大馬拉小車(chē)”和過(guò)載運(yùn)行,2口措施井效果對(duì)比見(jiàn)表10。

        表10 抽油機(jī)井換雙功率抽油機(jī)拖動(dòng)裝置措施前后節(jié)能效果對(duì)比

        2.2.5 無(wú)觸點(diǎn)智能軟啟動(dòng)自動(dòng)變速控制裝置

        啟動(dòng)過(guò)程和停機(jī)過(guò)程采用無(wú)觸點(diǎn)控制,實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)機(jī)的軟轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)和軟轉(zhuǎn)矩停機(jī),運(yùn)行時(shí)采用有觸點(diǎn)運(yùn)行,大大降低運(yùn)行能耗,6口措施井效果對(duì)比見(jiàn)表11。

        表11 抽油機(jī)井換無(wú)觸點(diǎn)智能軟啟動(dòng)自動(dòng)變速控制裝置措施前后節(jié)能效果對(duì)比

        2.3 更換節(jié)電箱

        針對(duì)配電箱老化問(wèn)題及功率因數(shù)低的情況,采取逐漸更換節(jié)能配電箱的形式淘汰老化的配電箱。

        2.3.1 智能型抽油機(jī)節(jié)電控制器

        采用無(wú)功就地補(bǔ)償節(jié)能措施,降低無(wú)功、提高功率因數(shù);具有星型和角型兩種接線方式,根據(jù)油井負(fù)荷及電流的變化情況自動(dòng)轉(zhuǎn)換接線方式以適應(yīng)抽油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況,達(dá)到節(jié)電的目的;延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)降低了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流。16口措施井效果對(duì)比見(jiàn)表12。

        2.3.2 T B B W型抽油機(jī)智能節(jié)電箱

        將微課運(yùn)用于我校第一學(xué)段識(shí)字教學(xué)課堂,有效地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)語(yǔ)文的積極性,提高了學(xué)生的識(shí)字興趣、識(shí)字能力。但同時(shí)也發(fā)現(xiàn),微課并不適合所有的教學(xué)內(nèi)容,需要根據(jù)所教內(nèi)容做出相應(yīng)調(diào)整。微課與學(xué)科整合的應(yīng)用研究還處于起步階段,微課如何應(yīng)用于識(shí)字教學(xué)將是一個(gè)值得長(zhǎng)期研究和關(guān)注的課題。

        采用電容補(bǔ)償,降低無(wú)功、提高功率因數(shù);具有星型和角型兩種接線方式,根據(jù)油井負(fù)荷及電流的變化情況自動(dòng)轉(zhuǎn)換接線方式以適應(yīng)抽油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況,達(dá)到節(jié)電的目的;延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)降低了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流。6口措施井效果對(duì)比見(jiàn)表13。

        表12 抽油機(jī)井換智能型抽油機(jī)節(jié)電控制器措施前后節(jié)能效果對(duì)比

        表13 抽油機(jī)井換T B B W型抽油機(jī)智能節(jié)電箱措施前后節(jié)能效果對(duì)比

        2.3.3 Z D C-V D-380 V微電控制箱

        微電腦對(duì)電動(dòng)機(jī)功率變化跟蹤監(jiān)測(cè),適時(shí)控制電動(dòng)機(jī)斷續(xù)供電運(yùn)行,減少或消除發(fā)電狀態(tài)下的各種損耗。應(yīng)用可控硅調(diào)壓,供給電動(dòng)機(jī)的電壓跟隨電動(dòng)機(jī)負(fù)荷變化,當(dāng)負(fù)荷增加時(shí),供給電動(dòng)機(jī)的電壓也增加;當(dāng)負(fù)荷減少時(shí),供給電動(dòng)機(jī)的電壓也減小。由于電壓降低,使勵(lì)磁電流減小,減少了電動(dòng)機(jī)的銅損和鐵損,相應(yīng)地減小了電動(dòng)機(jī)的有功和無(wú)功損耗。3口措施井效果對(duì)比見(jiàn)表14。

        表14 抽油機(jī)井換Z D C-V D-380 V微電控制箱措施前后節(jié)能效果對(duì)比

        2.3.4 智能化多功能調(diào)速裝置

        改善電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性,動(dòng)態(tài)調(diào)整工作參數(shù)。人為地改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大扭矩、低速啟動(dòng),以實(shí)現(xiàn)與負(fù)荷特性柔性配合,從而降低電動(dòng)機(jī)損耗、減小機(jī)械沖擊、提高系統(tǒng)效率;高精度、寬范圍調(diào)速,根據(jù)油井負(fù)荷的變化及時(shí)調(diào)整抽油機(jī)的工作制度,減少無(wú)功消耗。5口措施井效果對(duì)比見(jiàn)表15。

        表15 抽油機(jī)井換智能化多功能調(diào)速裝置措施前后節(jié)能效果對(duì)比

        2.4 更換節(jié)能變壓器

        10口井高耗能變壓器換成節(jié)能變壓器,節(jié)能效果,見(jiàn)表16。制定節(jié)能措施。

        表16 抽油機(jī)井換節(jié)能變壓器措施前后節(jié)能效果對(duì)比

        3 存在問(wèn)題

        3.1 存在問(wèn)題

        1)井隊(duì)耗能設(shè)備較多,部分節(jié)能設(shè)備失去節(jié)能功能。井隊(duì)31口井安裝高耗能變壓器,23口井裝有常規(guī)Y系列電動(dòng)機(jī)。61口井節(jié)電箱裝有電容器,目前已有11口井節(jié)電箱內(nèi)的電容器泄漏,4口井電容器連線斷線,2口井電容器被拆除,2口井無(wú)觸點(diǎn)智能軟啟動(dòng),自動(dòng)變速控制裝置不具備軟啟動(dòng)功能,永磁電動(dòng)機(jī)存在消磁問(wèn)題。

        2)節(jié)能設(shè)備的日常維護(hù)不到位,如何能最大限度地延長(zhǎng)其節(jié)能功能,實(shí)現(xiàn)效益最大化,需進(jìn)一步摸索和改進(jìn)。

        3)部分參數(shù)匹配不合理。目前還有部分井沖速受電動(dòng)機(jī)輪徑的影響無(wú)法下調(diào);利用檢泵時(shí)機(jī)換小泵徑;理論排量較低,如再下調(diào)影響熱洗質(zhì)量。上述原因?qū)е聟?shù)匹配不合理。

        4)地層供液能力低。沉沒(méi)度在100m以下,示功圖供液不足或嚴(yán)重影響的井43口,平均單井產(chǎn)液10.41t/d,平均沉沒(méi)度43.80m。

        3.2 整改措施

        油井參數(shù)匹配:

        1)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際,適合使用調(diào)速電動(dòng)機(jī),生產(chǎn)時(shí)用低速擋,熱洗時(shí)用高速擋,達(dá)到合理匹配參數(shù),生產(chǎn)和熱洗兼顧。

        2)根據(jù)生產(chǎn)情況,對(duì)油井參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,保證其在合理工作狀況下運(yùn)行。

        3)嘗試長(zhǎng)沖程、低沖速匹配。將沖程未調(diào)至最大的井沖程調(diào)到最大,相應(yīng)地調(diào)小沖速,在保證合理理論排量的前提下地面參數(shù)按長(zhǎng)沖程、低沖速匹配。

        系統(tǒng)效率測(cè)試:

        1)按時(shí)完成系統(tǒng)效率的普測(cè),分析單井原因、

        加大節(jié)能設(shè)備的應(yīng)用力度,重點(diǎn)是新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的推廣應(yīng)用,對(duì)耗能設(shè)備有計(jì)劃地逐步進(jìn)行更換。

        4 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

        1)節(jié)能工作要統(tǒng)籌兼顧,全面考慮,一次措施或調(diào)整,同時(shí)解決多個(gè)問(wèn)題,取得多個(gè)效果或達(dá)到多個(gè)目的。如換電動(dòng)機(jī)與調(diào)參相結(jié)合,利用檢泵時(shí)機(jī)調(diào)整泵徑,保證節(jié)能措施一步到位,實(shí)現(xiàn)節(jié)能效益最大化。

        2)合理匹配生產(chǎn)參數(shù)是發(fā)揮節(jié)能設(shè)備能力、降低機(jī)采能耗的基礎(chǔ)和最基本措施,經(jīng)濟(jì)易行。參數(shù)優(yōu)化首先要與油井的供液能力相適應(yīng),同時(shí)以能量消耗最低為基本原則,并根據(jù)實(shí)際情況的不同選擇不同調(diào)參方案。

        3)在實(shí)際油田生產(chǎn)中,生產(chǎn)是動(dòng)態(tài)變化的,總是存在著生產(chǎn)參數(shù)不合理的的情況,要求適時(shí)調(diào)整。合理匹配抽油機(jī)井抽汲參數(shù)能夠有效地提高抽油機(jī)的有效功率,從而提高系統(tǒng)效率,降低抽油機(jī)單耗,達(dá)到節(jié)能的目的。

        [1]胡博仲.大慶油田機(jī)械采油配套技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1998:242-243.

        [2]高敬德.電動(dòng)機(jī)及電力拖動(dòng)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2001:175-198.

        10.3969/j.issn.2095-1493.2012.03.020

        付升,2005年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院,從事采油工程工作,E-mail:huqingmei@petrochina.com,地址:黑龍江省大慶市第五采油廠第一油礦九區(qū)一隊(duì),163513。

        2011-12-20)

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