魏延富陳祥光孫大奎張敏

（1.北京理工大學化工與環(huán)境學院；2.吉林油田新木采油廠；3.哈爾濱索菲電氣技術有限公司）

SURF抽油機運行優(yōu)化控制技術節(jié)能測試研究*

魏延富1陳祥光1孫大奎2張敏3

（1.北京理工大學化工與環(huán)境學院；2.吉林油田新木采油廠；3.哈爾濱索菲電氣技術有限公司）

SURF抽油機運行優(yōu)化控制技術，通過電動機變速實現地面設備與井下桿管設備單產損耗率最小、單產能耗最小，它是綜合性降損節(jié)能全面解決方案。在生產井上的實際應用測試表明，節(jié)能降耗效果明顯。

游梁式抽油機 優(yōu)化運行控制 節(jié)能評價

SURF抽油機運行優(yōu)化控制技術是一種用于游梁式抽油機運行的實用驅動控制技術，核心是保持抽油機原設備構成完全不變，僅通過電動機主動變速，合理改變抽汲頻率和柱塞在抽汲過程中的速度分布規(guī)律，減輕地面?zhèn)鲃酉到y和整個桿柱的結構和疲勞環(huán)境，實現按井下供液量自動調參、提高泵效、降低機械受力與損耗、降低系統能耗等綜合目標[1]。

1 裝置組成

應用SURF抽油機運行優(yōu)化控制技術原有抽油機設備無須改變，僅須安裝單井地面調控與驅動裝置及傳感器件，主要由三部分構成：在電動機前加裝了SURF公司提供的驅動控制柜，在電動機內加裝了角位移傳感器，在曲柄軸上加裝了曲柄位置校正傳感器，見圖1。

2 測試內容和方法

機械采油系統的節(jié)能測試，計算按SY/T 5264—2006《油田生產系統能耗測試和計算方法》開展，依據的標準還有GB/T 3484—2009《企業(yè)能量平衡通則》。

測試參量包括：

1）電器測試參量：輸入功率、電流、電壓和功率因數；

2）示功圖曲線和電參數曲線。

在實施SURF抽油機運行優(yōu)化控制技術之前，用測試裝置測試油井正常工況下油井的耗電參數、示功圖。切換到優(yōu)化運行狀態(tài)，待油井穩(wěn)定運行后，再測試優(yōu)化狀態(tài)數據，記錄在效果統計表格中。測試期間要保證油井不間斷穩(wěn)定運行。

3 測試結果

廟130井常規(guī)運行和優(yōu)化運行電參數曲線見圖2、圖3。

電流平衡變化統計見表1。

表1 電流平衡變化統計

功率平衡變化見表2。

表2 功率平衡變化統計

示功圖曲線見圖4。

廟130井優(yōu)化運行示功圖見圖5。

有功、無功及功率因數測試值見表3。

表3 有功、無功及功率因數測試參數

4 結果分析評價

1）峰值功率和峰值電流均降低。從測得的電參數曲線看，使用SURF裝置后，所測井的峰值電流、峰值功率均顯著降低。起機電流由小到大平穩(wěn)變化，體現了柔性啟動、柔性運行的特點，減少了電動機硬特性對抽油機機械系統的不利影響，降低了抽油機系統的機械受力與損耗，降低了系統能耗。隨動自適應精確平衡：單周期內運行過程中，通過曲柄運動的周向加速度自適應調整曲柄軸承受的扭矩值和扭矩分布，降低扭矩峰值和峰谷差值。不用調整平衡塊和改變四連桿結構，實現了精確電流平衡和功率平衡。SURF優(yōu)化后油井電流平衡度達到98.8%，功率平衡度為100.7%。

2）從測得的示功圖看，光桿負荷的變化幅度明顯變小，上下行程光桿負荷的波動較小，說明運行的機械沖擊力減小。

3）機采系統節(jié)能降耗。安裝SURF裝置后，通過實地安裝DT862-4型三相四線有功電能表并進行24 h準確測量，有功功率、無功功率和視在功率都減少50%以上，功率因數提高近0.3，單井日節(jié)電51.54 kWh，平均單井節(jié)電幅度50%?？梢?，使用SURF優(yōu)化后，提高了系統效率，降低了系統損耗，達到了節(jié)能降耗的效果。

5 結論

1）使用SURF裝置后，消除了無效抽汲，實現了柔性運行，桿柱應力及應力幅均有所降低，峰值功率和峰值電流大幅降低。

2）SURF裝置能夠在保持產液的前提下，通過提高容積泵效和保證充滿系數，保證抽汲的有效程度，無效抽汲得以避免，從而最大程度地減少抽油系統的系統能耗和設備損耗。

3）SURF裝置能夠大幅降低單井能耗，提高單井的系統效率，保持較高的功率因數，達到節(jié)能降耗的效果。

[1]欒國華,馮華健,楊志.應用電機變速運動優(yōu)化機抽井的產液量[J].國外油田工程,2008,24(11):22-25.

[2]高宇.智能抽油機控制器的研究[J].制造業(yè)自動化,2010,32(6).

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.01.002

魏延富，2005年畢業(yè)于中國農業(yè)大學，博士，現在北京理工大學博士后流動站工作，從事化學工程過程與控制方向的研究，E-mail：weiyanfu@126.com，地址：北京市海淀區(qū)中關村南大街5號北京理工大學化工與環(huán)境學院化工控制系，100837。

*本研究來源于中國博士后科學基金資助項目，項目資助編號：20100480208。

2011-12-08）