提高抽油机井系统效率配套节能技术的效果分析

孙守渊，王艳丽

(1.玉门油田分公司钻采工程研究院，甘肃 酒泉 735019;2.玉门油田分公司方圆物业管理有限责任公司，甘肃 酒泉 735019)

老君庙油田自1939年开发以来，先后安装了1 000多台抽油机，抽油机井系统平均效率不足10%，年耗电约4.4×107kWh，占油田总耗电量的75%。大量的抽油设备长期在低效率区运行，造成极大的能源浪费，也给油田带来了一定的经济损失。如何合理控制抽油机的运行，使各项参数能更好的适应地面和井下工况，提高抽油机井系统效率，节约电能，降低开采成本，延长设备使用寿命，分析研究出提高抽油机井系统效率的节能技术成为当务之急[1－5]。

1 抽油机井系统节能的方向

目前，老君庙油田的采油设备中，游梁式抽油机应用最为普遍，且属于低效率运行。研究游梁式抽油机井的节能效果应从两个方面进行考虑:一是提高电动机的负载率和效率;二是调整电动机的机械部件，使机、杆、泵系统达到最优配合，提高整体功效。两者相比，后者更有潜力，应作为游梁式抽油机井节能技术研究的主要方向。分析游梁式抽油机井系统各环节的能耗状态，得出不同工况下的系统最佳组合和不同配置下的最佳控制参数，建立抽油机井系统合理的工作机制，在不更换抽油机和保证产液量不变的情况下，进行有针对性的节能改造和节能技术应用，降低单耗，提高抽油机井系统效率[6]。

2 提高抽油机井系统效率的配套节能技术

通过研究游梁式抽油机井机械特性与供电接线方式，结合国内现有抽油机井节能技术和节能产品，针对老君庙油田生产实际，从六个方面进行了节能技术研究和探索:(1)调整抽油机平衡度;(2)使用新型节能电机;(3)电容无功补偿技术应用;(4)采用可控硅移相角降低电机端电压控制技术;(5)变频控制电机转速技术;(6)抽油机井参数全面优化技术。

3 提高抽油机井系统效率的配套节能技术效果分析

3.1 调整抽油机平衡度效果

抽油机平衡度不合格时，平衡重将带动电机发电，致使抽油机井系统效率降低，单耗升高。探讨调整抽油机井平衡度对各项运行数据的影响见表1。

表1 抽油机调整平衡度监测数据

从表1可以看出，抽油机平衡度调整合格后，系统效率提高了0.89%，单耗降低了0.58 kWh/(102m·t)，综合节电率达8.81%。

3.2 使用新型节能电机效果

抽油机普通电机高能耗、低效率。新型节能电机具有明显优势，由于装机容量相对较小，能够有效降低抽油机“储备”能力，避免“大马拉小车”现象。表2为节能电机应用前后数据对比。

从对比情况可以看出，应用新型节能电机后，系统效率提高了0.16%，平均单耗降低了0.47 kWh/(102m·t)，综合节电率可达13.30%。

3.3 电容无功补偿技术应用效果

抽油机配套电机装机功率，是依据抽油机运行时产生的峰值功率和启抽时的启动力矩得出的。由于抽油机启动时惯性载荷大，所需启动力矩大，为克服启动时的惯性和正常运行中产生的高负荷峰值，一般电机功率配置过大，也由此导致电机在实际运行中负载率低，功率因数减小，无功功率高[7]。经测试，应用电容无功补偿技术后，平均功率因数提高了0.556 0，系统效率提高了0.56%，平均单耗降低了0.12 kWh/(102m·t)，综合节电率达到12.10%，具体测试数据对比参见表3。

表2 抽油机应用节能电机监测数据表

表3 抽油机应用电容无功补偿技术监测数据表

3.4 采用可控硅移相角降低电机端电压技术效果

抽油机井运行时，电机分重载和轻载过程，抽油机上行时为重载过程，下行时为轻载过程。轻载过程的电机转速较重载过程大，采用可控硅移相角降低电机端电压技术，使电压的降低程度大于转差率及功率因数的上升程度，从而提高电动机效率，实现节能。对采用了可控硅移相角降低电机端电压技术的3口油井运行进行测试，分析数据见表4。应用此技术后，功率因数提高了0.068 6，平均效率提高了0.79%，单耗降低了 0.45 kWh/(102m·t)，综合节电率达11.96%。

表4 抽油机应用可控硅降低电机端电压控制技术监测数据表

3.5 变频控制电机转速技术应用效果

对供液不足或间歇出油的抽油机井，一般采用减少机井工作时间降低采液单耗。应用变频控制电机转速技术，可直接调整工作参数，降低冲次，提高系统效率[8－9]。经测试，应用变频控制电机转速技术后，抽油机井平均系统效率可提高3.37%，采液单耗降低1.08 kWh/(102m·t)，综合节电率可达34.22%，具体数据见表5。

表5 抽油机应用变频控制电机转速技术监测数据表

3.6 抽油机井参数全面优化技术效果

影响抽油机井系统效率的最大因素是地下供液能力，如何搞好供采协调和管柱设计至关重要。抽油机井参数全面优化技术，就是要确定合理的沉没度和管柱组合，提浅泵挂深度，加大冲程，降低冲次，提高系统效率，降低单耗[10－11]。由表6可以看出，对抽油机井参数全面优化后，平均系统效率可提高4.33%，单耗降低 5.03 kWh/(102m·t)，综合节电率达45.12%。

表6 抽油机应用机采参数全面优化技术监测数据表

4 结论

(1)提高抽油机井系统效率，主要应从改善运行工况、节能设备应用、新技术推广等方面入手，综合分析，合理选用。

(2)抽油机井系统效率作为一个动态指标，需要根据具体井况的不同，对其影响因素进行综合分析，才能确定所要采取的配套节能技术。

(3)综合应用相应配套节能技术，能够实现提高系统效率1% ～4%，综合节电率10% ～40%，降低采液单耗，节约开发成本的目的。

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