龍治濤

（中國石化江漢油田分公司江漢采油廠，湖北 潛江433123）

在油田開發(fā)過程中，利用抽油機采油是一種普遍常見的方式，因此，充分發(fā)揮抽油機的有效功率，提高采油效率，降低采出液的噸液能耗，達到提高油產(chǎn)量的目的，一直是油田生產(chǎn)的重點工作。目前，江漢礦區(qū)由于多年的開發(fā)，自然遞減加快，老區(qū)產(chǎn)量接替減少，造成原油生產(chǎn)形勢緊張，所以要實現(xiàn)江漢礦區(qū)制定的原油生產(chǎn)目標和成本不超，就必須要采取積極的挖潛措施，做好抽油機節(jié)能降耗的工作，真正實現(xiàn)“以電養(yǎng)電”。

1 應用現(xiàn)狀

1.1 使用情況

截止2014年12月31日，江漢礦區(qū)共有抽油機1 120臺（表1）。其中，游梁式抽油機1 055臺，皮帶式抽油機65臺。在生產(chǎn)使用中，平均年耗電1億kW·h左右，占全廠用電量的70%左右。

表1 江漢礦區(qū)抽油機使用匯總表

1.2 存在的問題

1）為降低投資成本，目前江漢礦區(qū)的油井越打越深，斜度越來越大，抽油機的平衡率非常低；根據(jù)統(tǒng)計，近40%游梁式抽油機存在不平衡的問題。

2）傳統(tǒng)式的鐵芯變壓器存在空載時損失降耗較高，且空載時電流較大，運行時聲級較高等缺點。

3）江漢礦區(qū)在輕烴生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣量每年大約在350萬立方米，不僅浪費能源，而且污染環(huán)境。

4）江漢礦區(qū)井點多面廣，油井低壓線路長，生產(chǎn)運行中線損明顯且能源消耗很大。另外，采油系統(tǒng)中還存在著大馬拉小車、功率因數(shù)低等問題。

2 抽油機節(jié)能降耗技術應用

2.1 改變相位角，提高平衡率

江漢礦區(qū)現(xiàn)場使用的抽油機近94% 為曲柄平衡的抽油機。抽油機結(jié)構(gòu)由電動機、減速箱和四連桿機構(gòu)組成。目前，因油井深、斜度大，該型號抽油機在生產(chǎn)運轉(zhuǎn)中普遍存在曲柄平衡扭矩與井載荷扭矩不同步（圖1）的問題。對此，江漢礦區(qū)做了如下改進工作：

1）江漢礦區(qū)2001年在廣10－3井安裝固定式尾平衡裝置，通過測試節(jié)電18% 左右，后在全廠應用10套，其綜合節(jié)電率為19.79%，隨后陸續(xù)推廣應用60套。由于該裝置重心相對固定，隨著油井工況及負荷發(fā)生變化，已不能滿足現(xiàn)場需要，2006年江漢采油廠又開發(fā)了可調(diào)式尾平衡裝置并申報國家專利。該裝置可在相位角及平衡重的重心、重量和位置上進行有效的調(diào)整，大大提高抽油機的平衡率。同時該裝置由于安裝在游梁的尾部，改善了連桿的受力狀況，大大降低了減速器的輸出扭矩，減少了電動機的有功功率和無功功率，達到了節(jié)能降耗的目的；截止2014年底共安裝130臺該裝置。2012年江漢采油廠又在此可調(diào)式尾平衡裝置的基礎上開發(fā)出與抽油機運行時動態(tài)同步平衡的變臂平衡節(jié)能裝置，使得井載扭矩與平衡扭矩能隨機平衡，兩者平衡達到最佳，從而達到最佳節(jié)能效果。經(jīng)局節(jié)能監(jiān)測站檢測其節(jié)電率在25.3%，近三年來共安裝此裝置40套。

2）為提高平衡率，江漢礦區(qū)引進了一套氣動平衡裝置，該裝置可提高平衡率至95% 以上，但成本相對較高。

圖1 用扭矩因數(shù)得出的扭矩曲線

2.2 引進新型機，改裝老式機

1）引進長沖程抽油機。推廣應用平衡效果更好的長沖程無游梁抽油機65臺，如皮帶抽油機，其降低了運動系統(tǒng)的加速度，可提高泵效及三抽系統(tǒng)的工作壽命，還可增產(chǎn)，節(jié)電率也在20% 左右。

2）引進27臺彎游梁8型抽油機替代新溝油田的老5型、老10型抽油機。該型抽油機縮減了它的峰值扭矩，改善了抽油機的平衡狀況，達到節(jié)能的效果，經(jīng)測試綜合節(jié)電率在15% 以上。

3）對老式抽油機加裝減速降次裝置。對地層供液能力差、長期間抽（冬季不能間抽）、抽油機最小沖次仍不能滿足生產(chǎn)需要的井，實施加裝降次減速器25套，前期安裝的5口井綜合節(jié)電率為38.4%。

2.3 利用富余氣，節(jié)能降耗

1）變廢為寶，合理利用富余干氣，引進天然氣發(fā)電機組7臺，年發(fā)電量465萬kW·h。江漢采油廠輕烴生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣量每年大約在350萬立方米，以往這部分廢氣都被點了“天燈”，不僅污染環(huán)境，而且浪費能源。

2）本著“合理利用，變廢為寶，保護環(huán)境”的宗旨，江漢礦區(qū)油井套管氣原本是敞開放空，為了利用油井套管氣，引進抽油機套管抽氣裝置，利用廢氣進行發(fā)電，既增加了生產(chǎn)電量，又保護了生態(tài)環(huán)境，經(jīng)濟效益和社會效益十分明顯，值得大力推廣。

2.4 調(diào)配電裝備，更新變壓器

1）推廣1 140V抽油機配電系統(tǒng)。針對油井點多面廣、油井低壓線路長，線損能源消耗問題，江漢礦區(qū)積極與上級業(yè)務部門相結(jié)合，前往其他油田實地調(diào)查。根據(jù)考察結(jié)果，多次組織可行性研究，制定了詳細的推廣方案，并出臺了《江漢礦區(qū)1 140V配電系統(tǒng)應用暫行規(guī)定》，對系統(tǒng)的材料選購、運行配置逐一進行了嚴格規(guī)范，正式推廣應用1 140V配電系統(tǒng)，先后對500多口老井實施了1 140V升壓改造，目前對新井也改為1 140V系統(tǒng)進行配電生產(chǎn)。實踐證明，該系統(tǒng)的運行既可大大降低線路損耗，又能防范不法分子盜用油田設備的生產(chǎn)用電，實際節(jié)電率比380 V配電系統(tǒng)提高近3個百分點，每年可節(jié)電近300萬kwh，如此大規(guī)模推廣1 140V配電系統(tǒng)在全國各油田尚屬首次，其成功經(jīng)驗相繼被其它油田借鑒采用。

2）推廣應用先進的變壓器。目前通用的S9型變壓器的鐵芯都是采用的硅鋼片疊積而成，這種傳統(tǒng)式鐵芯經(jīng)每相磁路中都有多個氣隙，鐵芯不易夾緊，存在變壓器空載損耗較高，空載電流較大，運行時聲級較高等缺點，隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展，特別是利用計算機數(shù)控技術，已經(jīng)可以卷制成封閉鐵芯，其截面形狀近似為圓型，用這種鐵芯制成R型鐵芯配電變壓器，具有疊片式變壓器無法比擬的優(yōu)良性能：①空載損失低，空載電流小；②無功損失小；③聲級小。江漢采油廠現(xiàn)正在逐步用S11型節(jié)能變壓器取代原來落后的變壓器。

2.5 提高功因數(shù)，增加載荷量

1）根據(jù)抽油機電動機工作的特性，一是采用起動力矩大、功率因素高、節(jié)電的永磁高效同步電機。它基本可以解決目前采油系統(tǒng)“大馬拉小車”，效率低，功率因數(shù)低等問題。近5年來，江漢采油廠推廣應用永磁節(jié)能電機300多臺。二是推廣應用該類型的12極、16極低速永磁電機212臺，在不影響原油產(chǎn)量的前提下，將抽油機的沖次降為1～3.5次／分鐘，效果同安裝減速降次裝置一樣。通過這兩項工作全年可節(jié)電300多萬kW·h，節(jié)約資金200多萬元。

2）應用變頻技術及其它節(jié)能技術。一是選用適合于生產(chǎn)實際和節(jié)能要求的油井智能節(jié)電柜，有效解決“大馬拉小車”的問題，達到節(jié)電的目的。目前已在20多口油井上安裝智能節(jié)電柜，單井平均節(jié)電率在10% 以上，但其成本較高。二是試用Y－△ 控制節(jié)能開關箱，它的原理是抽油機啟動時電機線路為Δ接法，可滿足啟動力矩大的要求，正常運行后轉(zhuǎn)換為Y型線路，此時運行電流小，同時還可濾除電機的部分勵磁電流，從而達到節(jié)電的目的。2008年底在周22井區(qū)安裝使用3臺，性能穩(wěn)定，可節(jié)電10% 左右，從性價比看是值得推廣的項目。三是在部分功率因數(shù)低特別是用地方供電的125臺抽油機系統(tǒng)上開展高低壓電容無功補償，較好地解決了設備老化而造成的功能因數(shù)低，特別是抽油機系統(tǒng)功率因素低的問題，從而減少了無功損耗。到目前，通過高低電容無功補償，使功率因數(shù)由原來的0.3左右提高到0.8左右，不僅節(jié)約了電能，而且增加了變壓器的有效載荷量。

3 結(jié)論與建議

1）2011年前采油系統(tǒng)用電量為負增長，這幾年由于每年新增抽油井100多口，用電量已控制在1% 的增長范圍內(nèi)。

2）由于成本緊張，在抽油機、變壓器、永磁電機等節(jié)能硬件上投入資金不夠，還有很多老舊耗能的設備有待調(diào)整改進。

3）建議加大抽油機智能節(jié)電控制系統(tǒng)的研究應用。如智能抽空技術、Y－Δ轉(zhuǎn)換等，智能化控制是發(fā)展的方向。

4）在原采油設備的節(jié)能降耗基礎上，建議加大內(nèi)控管理力度，加快科技降耗節(jié)奏，加強節(jié)能綜合治理，以保證企業(yè)的持續(xù)節(jié)能降耗水平。

［1］王秀芝，董建國，許文會.抽油機井節(jié)能潛力分析及節(jié)能降耗技術的應用［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2009（03）：61.

［2］鄧素玉，郭春聲，胡慶紅，尹喜永.節(jié)能降耗技術在抽油機井上的應用［J］.中外能源，2008（02）：109－112.