曲志君（大慶石油管理局有限公司技術(shù)監(jiān)督中心）

隨著油田開發(fā)的不斷深入，井場(chǎng)模式已從單井、少井向多井、叢式井模式轉(zhuǎn)變，多井集中在一個(gè)井場(chǎng)，油井之間距離在十米以內(nèi)。一方面，井場(chǎng)控制柜等配電設(shè)備數(shù)量多，占地面積大，增加了配電系統(tǒng)的建設(shè)成本；另一方面，變壓器數(shù)量多、總?cè)萘看?，增加了配電系統(tǒng)的損耗。因此，多井集中供配電勢(shì)在必行[1]。在油井調(diào)控方面，油井的智能調(diào)控是實(shí)現(xiàn)多井模式下集約化管理，規(guī)?；б娴谋匾夹g(shù)手段[2-3]。

1 共直流母線技術(shù)

在采用常規(guī)變頻調(diào)控技術(shù)時(shí)，抽油機(jī)多井供配電系統(tǒng)的特點(diǎn)為：多井共用一臺(tái)變壓器，變壓器降壓后交流380 V 電分配到油井，單井配套變頻設(shè)備進(jìn)行智能調(diào)控[4]，常規(guī)變頻調(diào)速技術(shù)系統(tǒng)圖見圖1。

共直流母線技術(shù)是將變頻器整流單元和逆變單元分開，多口井共用一套整流裝置，單井配套逆變器進(jìn)行調(diào)控的一種技術(shù)，實(shí)質(zhì)上是一種變頻調(diào)控技術(shù)[5]。這種技術(shù)可應(yīng)用于同一系統(tǒng)的多臺(tái)設(shè)備同時(shí)存在發(fā)電和電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的情況，當(dāng)同一生產(chǎn)系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)處于反發(fā)電狀態(tài)時(shí)，由于共用直流母線，其再生能量可以被同一系統(tǒng)中的其它電動(dòng)機(jī)以電動(dòng)的方式消耗掉，從而達(dá)到了節(jié)能降耗的效果[6]。

圖1 常規(guī)變頻調(diào)速技術(shù)系統(tǒng)圖

采用共直流母線變頻調(diào)控技術(shù)時(shí)，抽油機(jī)叢式井配電系統(tǒng)特點(diǎn)為：?jiǎn)尉涮啄孀冄b置，多口油井共用整流裝置，整流后直流DC540 V 配出到各單井逆變器，逆變器實(shí)現(xiàn)對(duì)油井的調(diào)控[7]，直流母線技術(shù)系統(tǒng)圖如圖2所示。

圖2 直流母線技術(shù)系統(tǒng)圖

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

對(duì)大慶油田第七采油廠同一井場(chǎng)的10 口抽油機(jī)叢式井，應(yīng)用共直流母線技術(shù)前后進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。單井電動(dòng)機(jī)額定功率均為11.5 kW，應(yīng)用前井場(chǎng)共配置3 臺(tái)變壓器，10 臺(tái)單井變頻調(diào)速控制箱；應(yīng)用后配置1臺(tái)變壓器，1臺(tái)共直流母線控制箱。

2.1 抽油機(jī)叢式井在原生產(chǎn)工況下運(yùn)行測(cè)試結(jié)果

將10 口抽油機(jī)井視為一個(gè)系統(tǒng)[8]，保持每口抽油機(jī)井在兩種工況下運(yùn)行時(shí)沖程、沖速及運(yùn)行頻率相同，對(duì)應(yīng)用前后進(jìn)行節(jié)能測(cè)試，電功率測(cè)點(diǎn)在變壓器二次側(cè)[9]，抽油機(jī)叢式井測(cè)試結(jié)果見表1所示。

表1 抽油機(jī)叢式井測(cè)試結(jié)果

應(yīng)用共直流母線技術(shù)后，各電動(dòng)機(jī)工作在不同狀態(tài)下，能量回饋互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)了就地平衡，優(yōu)化了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。10 口抽油機(jī)井系統(tǒng)效率提高1.29%，有功單耗下降11.09%，無功單耗減少39.64%，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)電2.70×104kWh，節(jié)約電費(fèi)1.71萬元。

多井集中配電后，井場(chǎng)變壓器數(shù)量由3 臺(tái)100 kVA 變壓器減至1 臺(tái)100 kVA 變壓器，運(yùn)行數(shù)量減少2 臺(tái)，總?cè)萘肯陆?6.67%，變壓器負(fù)載率大大提高，變壓器損耗降低了43.84%，變壓器測(cè)試結(jié)果見表2所示。

多井共用整流裝置后，單井調(diào)控部分省去了整流環(huán)節(jié)，整流裝置容量大大下降。應(yīng)用直流母線技術(shù)后，既實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，又可以降低配電系統(tǒng)的投資成本。

2.2 抽油機(jī)叢式井在不同頻率下測(cè)試結(jié)果

10 口抽油機(jī)井分別在變頻30、40、50Hz 工況下運(yùn)行，對(duì)應(yīng)用共直流母線技術(shù)前后進(jìn)行節(jié)能測(cè)試，結(jié)果見表3所示。

應(yīng)用共直流母線群控技術(shù)后，避開多口油井大電流的峰值疊加，相互避峰填谷，大幅度降低母線電流[10]，抽油機(jī)叢式井系統(tǒng)在變頻30、40、50 Hz工況下運(yùn)行時(shí)，變壓器輸出有功功率都有所降低，功率因數(shù)也有所提高。

3 結(jié)論

10口抽油機(jī)叢式井應(yīng)用共直流母線技術(shù)后，井場(chǎng)變壓器數(shù)量減少了2 臺(tái)，變壓器的負(fù)載率提高、損耗降低；抽油機(jī)叢式井系統(tǒng)有功單耗下降11.09%，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)電2.70×104kWh，節(jié)約電費(fèi)1.71 萬元。在多個(gè)工況下應(yīng)用，均有較好的節(jié)能效果。既能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，又可以降低配電系統(tǒng)的投資成本。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，在油田多井、叢式井模式井場(chǎng)應(yīng)用具有優(yōu)越性，是適用于抽油機(jī)井的一種節(jié)電技術(shù)。

表2 變壓器測(cè)試結(jié)果

表3 變頻30、40、50 Hz工況電參數(shù)測(cè)試結(jié)果