程曉佳（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

一機(jī)雙采抽油設(shè)備節(jié)能效果及性能分析

程曉佳（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

為減少外圍叢式井的生產(chǎn)能耗，降低一次性投資，開(kāi)展了一機(jī)雙采抽油設(shè)備研究及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)抽油設(shè)備同時(shí)抽汲2口油井。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)11臺(tái)一機(jī)雙采抽油設(shè)備的節(jié)能情況分析以及各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試，并與游梁式抽油機(jī)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)一步明確一機(jī)雙采抽油設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)，為外圍低滲透油田經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)支撐。

一機(jī)雙采；節(jié)能效果；設(shè)備性能

一機(jī)雙采抽油設(shè)備是一種新型的節(jié)能抽油設(shè)備。該設(shè)備根據(jù)平臺(tái)井井距較近的特點(diǎn)，采用塔架式結(jié)構(gòu)，采用永磁同步電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，利用2口井載荷直接平衡，實(shí)現(xiàn)1臺(tái)抽油設(shè)備同時(shí)抽汲2口油井［1］，從而達(dá)到了降低生產(chǎn)能耗、降低投資成本的目的。對(duì)設(shè)備節(jié)能效果及各項(xiàng)性能進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)一步明確設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)，可為該設(shè)備的推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1　設(shè)備簡(jiǎn)介

叢式井一機(jī)雙采設(shè)備在2口井載荷自平衡的條件下，采用永磁同步電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，在變頻器控制下，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)滾筒上的鋼絲繩，通過(guò)導(dǎo)向輪的導(dǎo)向作用帶動(dòng)2口井光桿交替上下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)1臺(tái)抽油機(jī)同時(shí)抽汲2口油井。一機(jī)雙采抽油設(shè)備具有節(jié)能效果好，平衡率高，沖速、沖程調(diào)節(jié)方便，2口井可以同時(shí)在不同沖程情況下運(yùn)行，單井獨(dú)立生產(chǎn)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

2　節(jié)能效果分析

2.1降低設(shè)備舉升能耗

對(duì)設(shè)備能耗情況測(cè)試，11臺(tái)一機(jī)雙采抽油設(shè)備與試驗(yàn)前游梁式抽油機(jī)能耗情況進(jìn)行對(duì)比，在生產(chǎn)參數(shù)保持基礎(chǔ)不變的情況下，平均單井有功功率由3.86 kW下降到1.78 kW，日耗電由92.67 kWh下降到42.78 kWh，日節(jié)電49.89 kWh，綜合節(jié)電率達(dá)到56.81%，節(jié)能效果顯著（表1）。

表1　試驗(yàn)井組試驗(yàn)前、后生產(chǎn)參數(shù)及能耗對(duì)比

2.2降低設(shè)備振動(dòng)載荷、摩擦載荷

以第3試驗(yàn)井組為例，通過(guò)試驗(yàn)前、后測(cè)試功率曲線［2］對(duì)比（圖1）可以看出，一機(jī)雙采設(shè)備的功率曲線的峰值顯著降低，最高峰值由試驗(yàn)前的13.75 kW降低到試驗(yàn)后的1.63 kW，其耗電量將明顯小于游梁式抽油機(jī)。功率曲線呈現(xiàn)出平穩(wěn)的矩形，說(shuō)明一機(jī)雙采抽油設(shè)備勻速運(yùn)行時(shí)間要長(zhǎng)于游梁式抽油機(jī)，能有效降低振動(dòng)載荷及摩擦載荷，從而降低設(shè)備舉升能耗。

2.3降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)峰值

以第2試驗(yàn)井組為例，試驗(yàn)前，三相電流的啟動(dòng)峰值分別為181.0 A、190.3 A、212.8 A，有功功率峰值為53.11 kW。一機(jī)雙采設(shè)備具有軟啟動(dòng)功能，通過(guò)逐漸增加電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速，使電流緩慢上升，最終達(dá)到電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩需求，消減電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)峰值電流，從而降低電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)功率，提高電動(dòng)機(jī)功率利用率。試驗(yàn)后，三相電流的啟動(dòng)峰值分別降到17.21 A、19.18 A、20.50 A，分別低于常態(tài)下啟動(dòng)電流峰值的10.5倍、9.9倍、10.4倍，有功功率峰值降到8.77 kW，低于試驗(yàn)前啟動(dòng)功率峰值6.1倍。從測(cè)試曲線看（圖2），電流和功率值均從0開(kāi)始逐漸增加，直到電動(dòng)機(jī)可以正常拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行的狀態(tài)后，電流和功率變化曲線趨于穩(wěn)定。

2.4改善電動(dòng)機(jī)負(fù)功狀態(tài)

以第1試驗(yàn)井組為例，試驗(yàn)前該井最大負(fù)功功率為3.761 kW，負(fù)功含量為9.4%，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了負(fù)功狀態(tài)，不僅造成了能量損耗，同時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)造成了傷害。一機(jī)雙采抽油設(shè)備在2口井載荷發(fā)生變化，電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)負(fù)功狀態(tài)時(shí)，其控制柜通過(guò)提高電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，讓旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速大于或等于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，負(fù)功功率為0，負(fù)功含量為0，有效改善了電動(dòng)機(jī)負(fù)功狀態(tài)，降低電動(dòng)機(jī)無(wú)功損耗，對(duì)電動(dòng)機(jī)也起到了保護(hù)作用（圖3）。

圖1　第3試驗(yàn)井組試驗(yàn)前、后運(yùn)行功率曲線對(duì)比

圖2　第2試驗(yàn)井組試驗(yàn)前、后啟動(dòng)功率曲線對(duì)比

圖3　第1試驗(yàn)井組試驗(yàn)前、后運(yùn)行功率曲線對(duì)比

3　設(shè)備各項(xiàng)性能對(duì)比

相比于游梁式抽油機(jī)［3］，一機(jī)雙采抽油設(shè)備具有傳動(dòng)效率、系統(tǒng)效率高，運(yùn)行成本少，生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整及維護(hù)保養(yǎng)操作簡(jiǎn)便，安全系統(tǒng)高等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，見(jiàn)表2。

表2　抽油設(shè)備各項(xiàng)性能對(duì)比

4　結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1）一機(jī)雙采抽油設(shè)備實(shí)現(xiàn)了1臺(tái)抽油設(shè)備抽汲2口油井，設(shè)備綜合節(jié)電率達(dá)到56.81%，同時(shí)該設(shè)備具有降低設(shè)備振動(dòng)載荷、摩擦載荷，降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)峰值，改善電動(dòng)機(jī)負(fù)功狀態(tài)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，節(jié)能效果顯著。

2）一機(jī)雙采抽油設(shè)備與游梁式抽油機(jī)對(duì)比，具有傳動(dòng)效率、系統(tǒng)效率高，投資、耗電、成本少，生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整及維護(hù)保養(yǎng)操作簡(jiǎn)便，安全系統(tǒng)高等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，適用于外圍油田叢式井的經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)采。

3）一機(jī)雙采適用于兩井井距為6.5～9 m，井深小于1500 m，雙井井深差小于200 m，日產(chǎn)液量小于25 t，雙井日產(chǎn)液量差小于15 t的叢式井。

［1］趙明禮.叢式井一機(jī)雙采抽油設(shè)備研究與應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2014（2）:138-139.

［2］史亮.功率隨動(dòng)控制技術(shù)在油田開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用［J］.石化技術(shù)，2015（9）:264-265.

［3］萬(wàn)仁傅.采油工程手冊(cè)（上冊(cè)）［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2000:217-265.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.04.001

2016-02-16

（編輯賈洪來(lái)）

程曉佳，工程師，2008年畢業(yè)于東北石油大學(xué)（石油工程專(zhuān)業(yè)），從事采油工藝新技術(shù)研發(fā)工作，E-mail：chengxiaojia@petrochina. com.cn，地址：黑龍江省大慶市大同區(qū)第七采油廠工程技術(shù)大隊(duì)，163517。