程曉佳（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

一機雙采抽油設(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，開展了一機雙采抽油設(shè)備研究及現(xiàn)場試驗，實現(xiàn)了一臺抽油設(shè)備同時抽汲2口油井。通過對現(xiàn)場試驗11臺一機雙采抽油設(shè)備的節(jié)能情況分析以及各項性能進行測試，并與游梁式抽油機進行對比，進一步明確一機雙采抽油設(shè)備的技術(shù)特點，為外圍低滲透油田經(jīng)濟有效開發(fā)提供了技術(shù)支撐。

一機雙采；節(jié)能效果；設(shè)備性能

一機雙采抽油設(shè)備是一種新型的節(jié)能抽油設(shè)備。該設(shè)備根據(jù)平臺井井距較近的特點，采用塔架式結(jié)構(gòu)，采用永磁同步電動機為動力，利用2口井載荷直接平衡，實現(xiàn)1臺抽油設(shè)備同時抽汲2口油井［1］，從而達到了降低生產(chǎn)能耗、降低投資成本的目的。對設(shè)備節(jié)能效果及各項性能進行對比分析，進一步明確設(shè)備技術(shù)特點，可為該設(shè)備的推廣應用提供依據(jù)。

1　設(shè)備簡介

叢式井一機雙采設(shè)備在2口井載荷自平衡的條件下，采用永磁同步電動機為動力，在變頻器控制下，帶動驅(qū)動滾筒上的鋼絲繩，通過導向輪的導向作用帶動2口井光桿交替上下運行，實現(xiàn)1臺抽油機同時抽汲2口油井。一機雙采抽油設(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口井可以同時在不同沖程情況下運行，單井獨立生產(chǎn)等技術(shù)優(yōu)勢。

2　節(jié)能效果分析

2.1降低設(shè)備舉升能耗

對設(shè)備能耗情況測試，11臺一機雙采抽油設(shè)備與試驗前游梁式抽油機能耗情況進行對比，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)電率達到56.81%，節(jié)能效果顯著（表1）。

表1　試驗井組試驗前、后生產(chǎn)參數(shù)及能耗對比

2.2降低設(shè)備振動載荷、摩擦載荷

以第3試驗井組為例，通過試驗前、后測試功率曲線［2］對比（圖1）可以看出，一機雙采設(shè)備的功率曲線的峰值顯著降低，最高峰值由試驗前的13.75 kW降低到試驗后的1.63 kW，其耗電量將明顯小于游梁式抽油機。功率曲線呈現(xiàn)出平穩(wěn)的矩形，說明一機雙采抽油設(shè)備勻速運行時間要長于游梁式抽油機，能有效降低振動載荷及摩擦載荷，從而降低設(shè)備舉升能耗。

2.3降低電動機啟動峰值

以第2試驗井組為例，試驗前，三相電流的啟動峰值分別為181.0 A、190.3 A、212.8 A，有功功率峰值為53.11 kW。一機雙采設(shè)備具有軟啟動功能，通過逐漸增加電動機的啟動轉(zhuǎn)速，使電流緩慢上升，最終達到電動機啟動時所需的轉(zhuǎn)矩需求，消減電動機的啟動峰值電流，從而降低電動機的裝機功率，提高電動機功率利用率。試驗后，三相電流的啟動峰值分別降到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，低于試驗前啟動功率峰值6.1倍。從測試曲線看（圖2），電流和功率值均從0開始逐漸增加，直到電動機可以正常拖動負載運行的狀態(tài)后，電流和功率變化曲線趨于穩(wěn)定。

2.4改善電動機負功狀態(tài)

以第1試驗井組為例，試驗前該井最大負功功率為3.761 kW，負功含量為9.4%，在設(shè)備運行過程中電動機出現(xiàn)了負功狀態(tài)，不僅造成了能量損耗，同時對電動機造成了傷害。一機雙采抽油設(shè)備在2口井載荷發(fā)生變化，電動機出現(xiàn)負功狀態(tài)時，其控制柜通過提高電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，讓旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速大于或等于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，負功功率為0，負功含量為0，有效改善了電動機負功狀態(tài)，降低電動機無功損耗，對電動機也起到了保護作用（圖3）。

圖1　第3試驗井組試驗前、后運行功率曲線對比

圖2　第2試驗井組試驗前、后啟動功率曲線對比

圖3　第1試驗井組試驗前、后運行功率曲線對比

3　設(shè)備各項性能對比

相比于游梁式抽油機［3］，一機雙采抽油設(shè)備具有傳動效率、系統(tǒng)效率高，運行成本少，生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整及維護保養(yǎng)操作簡便，安全系統(tǒng)高等技術(shù)優(yōu)勢，見表2。

表2　抽油設(shè)備各項性能對比

4　結(jié)論及認識

1）一機雙采抽油設(shè)備實現(xiàn)了1臺抽油設(shè)備抽汲2口油井，設(shè)備綜合節(jié)電率達到56.81%，同時該設(shè)備具有降低設(shè)備振動載荷、摩擦載荷，降低電動機啟動峰值，改善電動機負功狀態(tài)的技術(shù)優(yōu)勢，節(jié)能效果顯著。

2）一機雙采抽油設(shè)備與游梁式抽油機對比，具有傳動效率、系統(tǒng)效率高，投資、耗電、成本少，生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整及維護保養(yǎng)操作簡便，安全系統(tǒng)高等技術(shù)優(yōu)勢，適用于外圍油田叢式井的經(jīng)濟有效開采。

3）一機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.叢式井一機雙采抽油設(shè)備研究與應用［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2014（2）:138-139.

［2］史亮.功率隨動控制技術(shù)在油田開發(fā)中的應用［J］.石化技術(shù)，2015（9）:264-265.

［3］萬仁傅.采油工程手冊（上冊）［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）

程曉佳，工程師，2008年畢業(yè)于東北石油大學（石油工程專業(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，163517。