汪征宇（吐哈油田技術(shù)監(jiān)測(cè)中心）

溫米抽油井節(jié)能系統(tǒng)技術(shù)改造及分析評(píng)價(jià)

汪征宇（吐哈油田技術(shù)監(jiān)測(cè)中心）

針對(duì)抽油機(jī)用電負(fù)荷逐年提升，能耗與生產(chǎn)的矛盾日顯突出，采取對(duì)低產(chǎn)液?jiǎn)尉友b一體化控制柜的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)單井運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)檢測(cè)、記錄和遠(yuǎn)傳，達(dá)到了優(yōu)化控制抽油機(jī)運(yùn)行的目的。在溫五區(qū)塊、紅胡區(qū)塊和米登區(qū)塊選取96口低效產(chǎn)液抽油機(jī)井作為實(shí)施對(duì)象，測(cè)試綜合節(jié)電率為17.61%，節(jié)電效果明顯，性能穩(wěn)定；單井綜合節(jié)電率達(dá)15%以上，功率因數(shù)在0.8以上。

抽油機(jī) 節(jié)能系統(tǒng) 改造 評(píng)價(jià)

2008年溫米采油廠對(duì)試運(yùn)行的4口“H SC系列”抽油機(jī)變頻控制裝置進(jìn)行節(jié)電效果測(cè)試評(píng)價(jià)，經(jīng)測(cè)試綜合節(jié)電率為17.61%，節(jié)電效果明顯，性能穩(wěn)定，因而向公司節(jié)能主管部門推薦使用該裝置，該建議得到采納，通過(guò)了中國(guó)石油天然氣股份有限公司勘探與生產(chǎn)分公司審查，確定為勘探與生產(chǎn)分公司2010年重點(diǎn)節(jié)能投資項(xiàng)目。至2011年6月底完成在這96口抽油機(jī)井H SC一體化變頻控制裝置，通過(guò)單井遠(yuǎn)距離遙測(cè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)采井電能數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)采集，并達(dá)到了遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)參，遠(yuǎn)程啟停、監(jiān)控的數(shù)字化管理功能。

1 項(xiàng)目節(jié)能技術(shù)改造

該節(jié)電項(xiàng)目建設(shè)主要包括2部分：推廣應(yīng)用抽油機(jī)一體化變頻控制技術(shù)與遠(yuǎn)程監(jiān)控，為抽油井能效監(jiān)測(cè)與地面參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整提供條件；建立抽油井能耗與效率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析與優(yōu)化系統(tǒng)。

按照實(shí)施方案9月底基本完成，96套遠(yuǎn)程監(jiān)控與變頻控制一體化控制柜已安裝調(diào)試完畢。各項(xiàng)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、系統(tǒng)分析軟件正在調(diào)試與試運(yùn)行。

1.1 抽油機(jī)變頻一體化控制技術(shù)

變頻調(diào)速技術(shù)的實(shí)施可實(shí)現(xiàn)以下功能：1）變頻器軟啟動(dòng)功能：?jiǎn)?dòng)時(shí)電流小，對(duì)電網(wǎng)沖擊小，能耗降低。減小對(duì)電動(dòng)機(jī)、減速箱、抽油機(jī)等機(jī)械的沖擊，延長(zhǎng)相關(guān)設(shè)備的使用壽命。軟啟動(dòng)和降沖速可延長(zhǎng)抽油機(jī)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(shí)現(xiàn)設(shè)備上、下行程自動(dòng)識(shí)別，從而改變抽油機(jī)上、下行程的運(yùn)行速度。另外，抽油機(jī)沖速可以在1~6范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，可使抽油機(jī)的抽汲參數(shù)對(duì)不同油井而言有不同設(shè)計(jì)。適當(dāng)調(diào)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(dá)到增產(chǎn)目的。沖速的任意調(diào)節(jié)，還可不停機(jī)調(diào)節(jié)產(chǎn)量，解決了因更換皮帶輪調(diào)速造成的停產(chǎn)，從而提高了生產(chǎn)效率。

3）分段轉(zhuǎn)速控制功能：通過(guò)變頻器對(duì)抽油機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)抽油機(jī)的特殊工況，把轉(zhuǎn)速控制細(xì)化為上沖程轉(zhuǎn)速和下沖程轉(zhuǎn)速分段控制，可實(shí)現(xiàn)上沖程時(shí)電動(dòng)機(jī)工作在50H z，下沖程電動(dòng)機(jī)工作在20～30H z，達(dá)到快提慢放功能，從而降低漏失，提高泵效。

4）高效制動(dòng)功能：變頻器實(shí)現(xiàn)制動(dòng)控制方式，能自動(dòng)跟蹤電動(dòng)機(jī)的負(fù)載調(diào)整電壓及頻率，將抽油機(jī)發(fā)電狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的能量用電阻就地消耗。可減少電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，消除電能反送，這相當(dāng)于綜合了變電壓節(jié)能和超越離合器節(jié)能。

1.2 單井系統(tǒng)效率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與優(yōu)化技術(shù)

新增W e l l Vi e w機(jī)采井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)以及Ef f St a r系統(tǒng)效率軟件分析技術(shù)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)以下系統(tǒng)功能：

1）數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能（G PRS數(shù)據(jù)發(fā)送模塊D TU）：能夠?qū)Τ橛蜋C(jī)載荷（最大值與最小值）、電流（Ia、Ib、Ic） （最 大 值 與 最 小 值）、 電 壓（Ua、Ub、Uc）有效值、有功功率、無(wú)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(jì)電量、沖速、系統(tǒng)狀態(tài)、采集時(shí)間等數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程上傳。

2）W e l l Vi e w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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)查詢功能，根據(jù)長(zhǎng)時(shí)間的參數(shù)變化情況，方便快速分析?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)G PRS系統(tǒng)上傳到采油廠中心控制室操作站，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)抽油井遙測(cè)數(shù)據(jù)的顯示，顯示抽油井的線電壓、三相電流、電動(dòng)機(jī)負(fù)荷等；顯示抽油井的實(shí)時(shí)工況，使用動(dòng)畫(huà)顯示、圖標(biāo)、文字來(lái)直觀描述當(dāng)前設(shè)備的狀況，如提供啟停、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，同時(shí)可提供或建立專家?guī)鞂?shí)現(xiàn)比較、存儲(chǔ)、調(diào)入打印等功能。

3）Ef f St a r系統(tǒng)效率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析與優(yōu)化功能：結(jié)合變頻調(diào)速技術(shù)，根據(jù)當(dāng)前示功圖動(dòng)態(tài)調(diào)整抽油機(jī)的沖速，讓抽油機(jī)保持在最優(yōu)生產(chǎn)參數(shù)下運(yùn)行，對(duì)油井系統(tǒng)效率進(jìn)行實(shí)時(shí)分析與計(jì)算，同時(shí)提供完整的抽油井系統(tǒng)效率生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

4）以網(wǎng)頁(yè)形式發(fā)布計(jì)算結(jié)果，同時(shí)也可以完成各種歷史數(shù)據(jù)、曲線的查詢。

2 系統(tǒng)優(yōu)化效果分析

2011年5月19日完成96口抽油井節(jié)能改造前的測(cè)試，其中實(shí)測(cè)井?dāng)?shù)為93口，另有3口因大修停井未測(cè)試。安裝改造完工后經(jīng)調(diào)試正常于10月12日進(jìn)行了第二次測(cè)試，實(shí)際施工安裝96口，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)第二次抽測(cè)47口井只有29口井的測(cè)試數(shù)據(jù)滿足評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)要求，第三次補(bǔ)測(cè)了19口井，本報(bào)告共評(píng)價(jià)48口井，由于各種因素影響，在報(bào)告中有48口井未作評(píng)價(jià)。48口井的系統(tǒng)效率及綜合節(jié)電率分析評(píng)價(jià)見(jiàn)表1。

表1 安裝前后性能數(shù)據(jù)對(duì)比

3 單井實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控與系統(tǒng)軟件應(yīng)用效果分析

按照實(shí)施方案，96套遠(yuǎn)程監(jiān)控與一體化控制柜已安裝調(diào)試完畢，各項(xiàng)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、系統(tǒng)分析以及W EB發(fā)布軟件運(yùn)行正常，達(dá)到了預(yù)期目的。

1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了七大功能，即抽油井實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控、電參量與示功圖、抽油井平衡狀況、示功圖疊加對(duì)比、任意時(shí)間段單井用電量查詢、系統(tǒng)效率分析、單井異常報(bào)警信息。目前運(yùn)行性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，為實(shí)時(shí)優(yōu)化工況、開(kāi)展能效對(duì)標(biāo)提供了保障。

2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與人工測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比分析表明，該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，對(duì)于間開(kāi)井、產(chǎn)狀變化井，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)取得數(shù)據(jù)在優(yōu)化工況方面更具指導(dǎo)意義。

3）對(duì)電參數(shù)實(shí)際測(cè)試與遠(yuǎn)傳監(jiān)控顯示數(shù)據(jù)比對(duì)見(jiàn)表2。

表2 井不同運(yùn)行工況的測(cè)試對(duì)比

經(jīng)驗(yàn)證，油井井況及沖速變化不大時(shí)，上傳電參數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)基本一致。除H 102井沖速變化較大無(wú)可比性外，W 5-78井最大偏差1.39，W Q8井最小偏差0.1，達(dá)到了預(yù)期目的。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

一體化控制調(diào)參年節(jié)約電量180.34×104k W h，電費(fèi)按0.72元/k W h計(jì)算，年節(jié)約電費(fèi)129.85萬(wàn)元（SY/T6422—2008《石油企業(yè)節(jié)能產(chǎn)品節(jié)能效果測(cè)定》）。

根據(jù)溫米采油廠每年平均地下檢泵約80臺(tái)次，全廠263口抽油機(jī)中共安裝抽油機(jī)一體化變頻控制柜96臺(tái)，變頻運(yùn)行平均在30~40H z之間，這樣計(jì)算，平均檢泵周期延長(zhǎng)1/4，每年平均減少檢泵次數(shù)20臺(tái)次，按照往年平均每臺(tái)次檢泵人工、材料費(fèi)用共6萬(wàn)元計(jì)，每年減少檢泵費(fèi)用120萬(wàn)元。

投入產(chǎn)出比：

購(gòu)置費(fèi)388萬(wàn)元（用合同價(jià)）+安裝調(diào)試費(fèi)75萬(wàn)元（包括安裝材料、電纜等）+評(píng)價(jià)費(fèi)25萬(wàn)元=488萬(wàn)元；投資回收期為1.91年（G B/T15320—2001《節(jié)能產(chǎn)品的評(píng)價(jià)導(dǎo)則》）。

5 結(jié)論

測(cè)算結(jié)果表明，通過(guò)項(xiàng)目?jī)?yōu)化改造，功率因數(shù)提高了0.2，平均單耗下降了0.49k W h/（100m·t），系統(tǒng)效率提高了4.24%，綜合節(jié)電率為25.55%。96口措施井每年可節(jié)約電量180.34×104k W h，節(jié)約電費(fèi)129.85萬(wàn)元，投資回收期約為1.91年，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

10.3969/j.i ssn.2095-1493.2012.010.006

汪征宇，1987年畢業(yè)于中央廣播電視大學(xué)，副總工程師，主管技術(shù)監(jiān)測(cè)中心節(jié)能、無(wú)損檢測(cè)、工程監(jiān)理工作業(yè)務(wù)，E-m a i l:z h y w a n g j l@163.com，地址：新疆鄯善火車站鎮(zhèn)吐哈油田大院技術(shù)監(jiān)測(cè)中心，828202。

2012-08-08）