SURF抽油机运行优化控制技术节能测试研究*

魏延富陈祥光孙大奎张敏

（1.北京理工大学化工与环境学院；2.吉林油田新木采油厂；3.哈尔滨索菲电气技术有限公司）

SURF抽油机运行优化控制技术节能测试研究*

魏延富1陈祥光1孙大奎2张敏3

（1.北京理工大学化工与环境学院；2.吉林油田新木采油厂；3.哈尔滨索菲电气技术有限公司）

SURF抽油机运行优化控制技术，通过电动机变速实现地面设备与井下杆管设备单产损耗率最小、单产能耗最小，它是综合性降损节能全面解决方案。在生产井上的实际应用测试表明，节能降耗效果明显。

游梁式抽油机 优化运行控制 节能评价

SURF抽油机运行优化控制技术是一种用于游梁式抽油机运行的实用驱动控制技术，核心是保持抽油机原设备构成完全不变，仅通过电动机主动变速，合理改变抽汲频率和柱塞在抽汲过程中的速度分布规律，减轻地面传动系统和整个杆柱的结构和疲劳环境，实现按井下供液量自动调参、提高泵效、降低机械受力与损耗、降低系统能耗等综合目标[1]。

1 装置组成

应用SURF抽油机运行优化控制技术原有抽油机设备无须改变，仅须安装单井地面调控与驱动装置及传感器件，主要由三部分构成：在电动机前加装了SURF公司提供的驱动控制柜，在电动机内加装了角位移传感器，在曲柄轴上加装了曲柄位置校正传感器，见图1。

2 测试内容和方法

机械采油系统的节能测试，计算按SY/T 5264—2006《油田生产系统能耗测试和计算方法》开展，依据的标准还有GB/T 3484—2009《企业能量平衡通则》。

测试参量包括：

1）电器测试参量：输入功率、电流、电压和功率因数；

2）示功图曲线和电参数曲线。

在实施SURF抽油机运行优化控制技术之前，用测试装置测试油井正常工况下油井的耗电参数、示功图。切换到优化运行状态，待油井稳定运行后，再测试优化状态数据，记录在效果统计表格中。测试期间要保证油井不间断稳定运行。

3 测试结果

庙130井常规运行和优化运行电参数曲线见图2、图3。

电流平衡变化统计见表1。

表1 电流平衡变化统计

功率平衡变化见表2。

表2 功率平衡变化统计

示功图曲线见图4。

庙130井优化运行示功图见图5。

有功、无功及功率因数测试值见表3。

表3 有功、无功及功率因数测试参数

4 结果分析评价

1）峰值功率和峰值电流均降低。从测得的电参数曲线看，使用SURF装置后，所测井的峰值电流、峰值功率均显著降低。起机电流由小到大平稳变化，体现了柔性启动、柔性运行的特点，减少了电动机硬特性对抽油机机械系统的不利影响，降低了抽油机系统的机械受力与损耗，降低了系统能耗。随动自适应精确平衡：单周期内运行过程中，通过曲柄运动的周向加速度自适应调整曲柄轴承受的扭矩值和扭矩分布，降低扭矩峰值和峰谷差值。不用调整平衡块和改变四连杆结构，实现了精确电流平衡和功率平衡。SURF优化后油井电流平衡度达到98.8%，功率平衡度为100.7%。

2）从测得的示功图看，光杆负荷的变化幅度明显变小，上下行程光杆负荷的波动较小，说明运行的机械冲击力减小。

3）机采系统节能降耗。安装SURF装置后，通过实地安装DT862-4型三相四线有功电能表并进行24 h准确测量，有功功率、无功功率和视在功率都减少50%以上，功率因数提高近0.3，单井日节电51.54 kWh，平均单井节电幅度50%。可见，使用SURF优化后，提高了系统效率，降低了系统损耗，达到了节能降耗的效果。

5 结论

1）使用SURF装置后，消除了无效抽汲，实现了柔性运行，杆柱应力及应力幅均有所降低，峰值功率和峰值电流大幅降低。

2）SURF装置能够在保持产液的前提下，通过提高容积泵效和保证充满系数，保证抽汲的有效程度，无效抽汲得以避免，从而最大程度地减少抽油系统的系统能耗和设备损耗。

3）SURF装置能够大幅降低单井能耗，提高单井的系统效率，保持较高的功率因数，达到节能降耗的效果。

[1]栾国华,冯华健,杨志.应用电机变速运动优化机抽井的产液量[J].国外油田工程,2008,24(11):22-25.

[2]高宇.智能抽油机控制器的研究[J].制造业自动化,2010,32(6).

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.01.002

魏延富，2005年毕业于中国农业大学，博士，现在北京理工大学博士后流动站工作，从事化学工程过程与控制方向的研究，E-mail：weiyanfu@126.com，地址：北京市海淀区中关村南大街5号北京理工大学化工与环境学院化工控制系，100837。

*本研究来源于中国博士后科学基金资助项目，项目资助编号：20100480208。

2011-12-08）