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)
抽油機作為油田主要的耗能設(shè)備之一,在生產(chǎn)原油的同時也消耗了大量的電能。隨著油田開發(fā)進入高含水后期,油井井?dāng)?shù)不斷增加、產(chǎn)液量逐漸下降,機采節(jié)能形勢不容樂觀。為降低運行成本,實現(xiàn)節(jié)能降耗,結(jié)合井隊實際情況,采取了優(yōu)化抽油機井工作制度、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,同時針對目前井隊機采節(jié)能工作存在的問題,提出了相應(yīng)整改措施。
能耗 措施 效果
2011年上半年系統(tǒng)效率測試84口井、137井次,井隊抽油機井平均單耗為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,見表1。
表1 井隊2011年上半年系統(tǒng)效率測試情況統(tǒng)計
對于單井而言,在油井生產(chǎn)情況和供電設(shè)備既定的情況下,影響油井機采耗電的主要因素即為抽油機井抽汲參數(shù)的組合,采用相對較為合理的抽汲參數(shù)組合對降低抽油機井的機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)一隊油井低產(chǎn)液、低流壓的實際情況,加大了調(diào)小參數(shù)的力度,以提高抽油機井泵效,保證其較合理的沉沒度。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)時優(yōu)選調(diào)小沖速,調(diào)小參數(shù)97井口效果對比見表2。
表2 抽油機井調(diào)小參數(shù)措施前后節(jié)能效果對比
2.1.2 參數(shù)匹配
較低的沖程會增加沖程損失,較高的沖速導(dǎo)致抽油機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),減少沖程損失和降低循環(huán)次數(shù)能有效地降低系統(tǒng)能耗。按長沖程低沖速原則匹配參數(shù)3口井,見表3。
表3 抽油機井長沖程低沖次參數(shù)匹配措施前后節(jié)能效果對比
2.1.3 換小泵徑
對流壓較低、泵徑較大、沖速無法繼續(xù)下調(diào)的井,在檢泵時換小泵徑,提高了泵效及有效功率,流壓上升沉沒度趨于合理,9口井換小泵徑效果對比見表4。
表4 抽油機井換小泵徑措施前后節(jié)能效果對比
2.1.4 堵水
針對高沉沒度、高含水的抽油機井,堵水8井次,在減少無效采出液、減少能耗的同時,通過調(diào)小抽汲參數(shù)(堵水時換小一級泵5井次,堵水后調(diào)小沖程1井次、調(diào)小沖速6井次),進一步減少能耗,降低單耗,8口井采取堵水措施效果對比見表5。
表5 抽油機井堵水措施前后節(jié)能效果對比
2.1.5 換小機型
對于機型偏大的井采取換小機型措施,降低能耗,解決了“大馬拉小車”的問題,提高了設(shè)備運行效率。換小機型6口井,均為CY JY 10-3-37H B換CY J6-2.5-26H B,見表6。
表6 抽油機井換小機型措施前后節(jié)能效果對比
目前抽油機井普遍應(yīng)用的為游梁式抽油機,由于抽油機工作時為脈動負(fù)荷和重負(fù)荷啟動,它所配用的電動機有較高的啟動轉(zhuǎn)矩,而目前與抽油機配套普遍采用的Y系列電動機由于啟動轉(zhuǎn)矩偏低,配套時不得不提高電動機容量以滿足啟動的需要,這樣勢必造成電動機安裝容量過大,使電動機常常處于輕載運行,“大馬拉小車”,由此造成電動機在運行過程中效率和功率因數(shù)都大大降低,損耗也明顯加大。針對這種現(xiàn)狀,在生產(chǎn)中應(yīng)用了多種類型節(jié)能電動機,不同程度地提高了電能利用率,降低了能耗。
2.2.1 永磁電動機
永磁同步電動機節(jié)能原理是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場完全同步,無轉(zhuǎn)差損耗,轉(zhuǎn)子不需要外加勵磁電源,消除了勵磁損耗,因此具有功率因數(shù)較高且效率曲線平坦的特點,達到了提高功率因數(shù),降低無功損耗的目的,21口井換永磁電動機效果對比見表7。
表7 抽油機井換永磁電動機措施前后節(jié)能效果對比
2.2.2 調(diào)速電動機
雙速電動機啟動力矩大,恒轉(zhuǎn)矩,啟動電流平穩(wěn),正常生產(chǎn)時可降低電動機額定功率,保證參數(shù)的合理匹配,提高功率利用率,減少空耗。裝機后電動機有功功率下降,電動機功率利用率增加,日耗電下降。雙速電動機適用于低產(chǎn)液、低流壓、低泵效井,解決低理排、低流壓、低產(chǎn)液井熱洗問題。熱洗時把電動機調(diào)至高擋位置,增加泵理論排量、提高熱洗質(zhì)量、延長熱洗周期、縮短熱洗時間、減少熱洗次數(shù),達到增油節(jié)氣的目的,3口井采用雙速電動機的效果對比見表8。
表8 抽油機井換調(diào)速電動機措施前后節(jié)能效果對比
2.2.3 三相高轉(zhuǎn)差率雙速電動機
高轉(zhuǎn)差電動機具有啟動力矩大,啟動電流小,適合對啟動困難、液量不足的抽油機井進行節(jié)能改造。YCHD系列抽油機一體化節(jié)能拖動裝置采用超高滑差啟動、雙速運行、無功補償節(jié)能方式。具有轉(zhuǎn)差率高(保證值為7%)、啟動力矩大,過載能力強、運行特性平滑、堵轉(zhuǎn)電流小、堵轉(zhuǎn)力矩大的特點,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口措施井效果對比見表9。
表9 抽油機井換三相高轉(zhuǎn)差率雙速電動機措施前后節(jié)能效果對比
2.2.4 雙功率抽油機拖動裝置
電動機具有兩個級別額定功率,轉(zhuǎn)子有兩組抽頭分別接到兩個交流接觸器上,其中一個交流接觸器接高功率抽頭,另一個交流接觸器接低功率抽頭,兩個交流接觸器實現(xiàn)互鎖,由控制器控制完成兩種功率間的自動切換。采用大功率啟動、小功率運行(電動機以高功率啟動運行,當(dāng)電流低于低功率運行電流時,則通過控制器將電動機切換到低功率狀態(tài);當(dāng)電流升高到高于低功率運行電流時,則切換到高功率狀態(tài)),減少電動機空載損耗,降低電動機有功功率,避免“大馬拉小車”和過載運行,2口措施井效果對比見表10。
表10 抽油機井換雙功率抽油機拖動裝置措施前后節(jié)能效果對比
2.2.5 無觸點智能軟啟動自動變速控制裝置
啟動過程和停機過程采用無觸點控制,實現(xiàn)了對電動機的軟轉(zhuǎn)矩啟動和軟轉(zhuǎn)矩停機,運行時采用有觸點運行,大大降低運行能耗,6口措施井效果對比見表11。
表11 抽油機井換無觸點智能軟啟動自動變速控制裝置措施前后節(jié)能效果對比
針對配電箱老化問題及功率因數(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 智能型抽油機節(jié)電控制器
采用無功就地補償節(jié)能措施,降低無功、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轉(zhuǎn)換接線方式以適應(yīng)抽油機的運轉(zhuǎn)狀況,達到節(jié)電的目的;延時自動啟動降低了電動機的啟動電流。16口措施井效果對比見表12。
2.3.2 T B B W型抽油機智能節(jié)電箱
將微課運用于我校第一學(xué)段識字教學(xué)課堂,有效地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)語文的積極性,提高了學(xué)生的識字興趣、識字能力。但同時也發(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)用于識字教學(xué)將是一個值得長期研究和關(guān)注的課題。
采用電容補償,降低無功、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轉(zhuǎn)換接線方式以適應(yīng)抽油機的運轉(zhuǎn)狀況,達到節(jié)電的目的;延時自動啟動降低了電動機的啟動電流。6口措施井效果對比見表13。
表12 抽油機井換智能型抽油機節(jié)電控制器措施前后節(jié)能效果對比
表13 抽油機井換T B B W型抽油機智能節(jié)電箱措施前后節(jié)能效果對比
2.3.3 Z D C-V D-380 V微電控制箱
微電腦對電動機功率變化跟蹤監(jiān)測,適時控制電動機斷續(xù)供電運行,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,供給電動機的電壓跟隨電動機負(fù)荷變化,當(dāng)負(fù)荷增加時,供給電動機的電壓也增加;當(dāng)負(fù)荷減少時,供給電動機的電壓也減小。由于電壓降低,使勵磁電流減小,減少了電動機的銅損和鐵損,相應(yīng)地減小了電動機的有功和無功損耗。3口措施井效果對比見表14。
表14 抽油機井換Z D C-V D-380 V微電控制箱措施前后節(jié)能效果對比
2.3.4 智能化多功能調(diào)速裝置
改善電動機運行特性,動態(tài)調(diào)整工作參數(shù)。人為地改變電動機的機械特性,大扭矩、低速啟動,以實現(xiàn)與負(fù)荷特性柔性配合,從而降低電動機損耗、減小機械沖擊、提高系統(tǒng)效率;高精度、寬范圍調(diào)速,根據(jù)油井負(fù)荷的變化及時調(diào)整抽油機的工作制度,減少無功消耗。5口措施井效果對比見表15。
表15 抽油機井換智能化多功能調(diào)速裝置措施前后節(jié)能效果對比
10口井高耗能變壓器換成節(jié)能變壓器,節(jié)能效果,見表16。制定節(jié)能措施。
表16 抽油機井換節(jié)能變壓器措施前后節(jié)能效果對比
1)井隊耗能設(shè)備較多,部分節(jié)能設(shè)備失去節(jié)能功能。井隊31口井安裝高耗能變壓器,23口井裝有常規(guī)Y系列電動機。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口井無觸點智能軟啟動,自動變速控制裝置不具備軟啟動功能,永磁電動機存在消磁問題。
2)節(jié)能設(shè)備的日常維護不到位,如何能最大限度地延長其節(jié)能功能,實現(xiàn)效益最大化,需進一步摸索和改進。
3)部分參數(shù)匹配不合理。目前還有部分井沖速受電動機輪徑的影響無法下調(diào);利用檢泵時機換小泵徑;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,平均沉沒度43.80m。
油井參數(shù)匹配:
1)根據(jù)生產(chǎn)實際,適合使用調(diào)速電動機,生產(chǎn)時用低速擋,熱洗時用高速擋,達到合理匹配參數(shù),生產(chǎn)和熱洗兼顧。
2)根據(jù)生產(chǎn)情況,對油井參數(shù)進行動態(tài)調(diào)整,保證其在合理工作狀況下運行。
3)嘗試長沖程、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)按長沖程、低沖速匹配。
系統(tǒng)效率測試:
1)按時完成系統(tǒng)效率的普測,分析單井原因、
加大節(jié)能設(shè)備的應(yīng)用力度,重點是新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的推廣應(yīng)用,對耗能設(shè)備有計劃地逐步進行更換。
1)節(jié)能工作要統(tǒng)籌兼顧,全面考慮,一次措施或調(diào)整,同時解決多個問題,取得多個效果或達到多個目的。如換電動機與調(diào)參相結(jié)合,利用檢泵時機調(diào)整泵徑,保證節(jié)能措施一步到位,實現(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、降低機采能耗的基礎(chǔ)和最基本措施,經(jīng)濟易行。參數(shù)優(yōu)化首先要與油井的供液能力相適應(yīng),同時以能量消耗最低為基本原則,并根據(jù)實際情況的不同選擇不同調(diào)參方案。
3)在實際油田生產(chǎn)中,生產(chǎn)是動態(tài)變化的,總是存在著生產(chǎn)參數(shù)不合理的的情況,要求適時調(diào)整。合理匹配抽油機井抽汲參數(shù)能夠有效地提高抽油機的有效功率,從而提高系統(tǒng)效率,降低抽油機單耗,達到節(jié)能的目的。
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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,163513。
2011-12-20)