抽油机井节能“五项技术”的推广应用

杨淑娟（大庆油田有限责任公司第五采油厂）



抽油机井节能“五项技术”的推广应用

杨淑娟（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

在不影响油井产量的前提下，为实现降低工人劳动强度、提高抽油机效率、降低开采成本和提高经济效益的目的，开展了抽油机井节能“五项技术”的现场推广工作。通过应用变频控制器、伺服控制器、节能电动机提高电动机运行效率，应用空化射流器、电磁防蜡器工艺降低抽油机井举升负荷和延长热洗周期，实现了提高单井经济效益的目的。现场应用表明抽油机井节能“五项技术”具有很好的适应性，油井节电率超过13%，举升负荷得到有效降低，热洗周期超过1个月，满足了油田节能的实际需求。

抽油机；变频器；伺服

“十一五”以来，油田加大了节能电动机的推广规模，使抽油机拖动装置在自身运行特性上有所提高，电动机的自身损耗略有下降，起到了一定的节能效果。但现场测试表明，抽油机驱动电动机的平均负载率低于30%，电能浪费仍较严重。目前油田节能的重点工作是在不影响油井产量的前提下，降低工人劳动强度、提高抽油机效率的基础上降低开采成本、提高经济效益[1]。为此，某油田在抽油机井上推广应用了一系列的节能装置和清防蜡工具，从提高电动机运行效率、降低举升负荷的方面着手，达到节能降耗的目的。

1　五项技术应用

1.1抽油机变频控制器

抽油机变频控制器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电动机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备[2-3]。变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电动机的实际需要提供其所需要的电源电压，达到调速的目的。

工艺特点及油井应用范围：针对抽油机交变工作载荷的特点调整抽油机的冲程频次，达到上下冲程间的平稳过渡。加装放电回馈电路及谐波抑制装置，吸收抽油机电动机在倒发电期间所产生的不平衡馈能，避免对电网的扰动影响；适用于低沉没度、低功率利用率的油井。

2013年以来，累计应用沈阳A厂变频器7套、黑龙江A厂频器6套、黑龙江B厂变频器12套，共计25套。应用后单井系统效率提高3%～4%，单井年节电5000 kWh以上（表1）。

表1　变频器安装效果统计

1.2抽油机伺服控制器

伺服控制器是用来控制电动机的一种器件，它通过位置、速度和力矩3种方式对电动机进行控制，采用数字信号处理器作为控制核心，功率器件普遍采用以智能功率模块为核心设计的驱动电路，内部集成了驱动电路[4]，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中加入软启动电路，以减小启动过程对电动机的冲击。可根据不同井况选择运行参数，冲速从0.1～ 15 min-1任意调，采用优化节能控制软件，利用负荷传感器，适时检测抽油杆（或电动机）在每个冲程的负荷变化，根据负荷变化，形成功图，根据功图情况，通过自动设定并调整上下冲程速度，使抽油机工况达到最佳，实现提高功率因数、系统效率和泵效的目的。

工艺特点及油井应用范围：根据泵功图，自动调节匹配上下冲程的冲速，实现泵效最高。适合于供液不足井、泵漏失井；根据上下冲程负荷情况，自动调整电动机输出功率，实现电动机效率最高、功率因素最大，适合于电动机偏大井；可手动调整电动机转速。适合于热洗排量较小的井。

2013年以来，累计应用大庆世佳石油设备股份有限公司生产的伺服控制器36套，单井单耗降低0.79 kWh/t，功率因数提高0.58，单井平均年节电9198 kWh，节电率达到14.75%，取得了较高的经济效益（表2）。

表2　伺服控制器应用效果汇总

1.3抽油机节能电动机

2012年以来应用节能电动机大致分为5种，承德石油高转差电动机100套、鸡西抽油机辅助拖动装置130套、利普寻优抽油机节能拖动装置50套、常州博能XY可变冲速节能传动装置54套和大庆采艺双速双功率电动机245套，共计529套。对各类节能电动机的工作原理、使用条件、技术优势和进行了比对，见表3。

表3　5种节能电动机特点对比

表4　节能电动机应用效果及效益

应用后对各类节能电动机的节能效果经济效益评价如下，有功功率节电率达到13%以上，综合节电率均超过17%，其中可变冲速节能传动装置节电效果最好（表4），达到24.70%。

1.4空化射流器

原油流经射流发生器后，由层流态变为射流态，流速提高，并先受挤压而后扩张，使蜡晶、垢晶破碎;在射流介质冲击下，声波发生器发生高频至超高频振动，使蜡晶、垢晶产生结构性破碎；原油再经过涡流增压器后，使气、固、液三相充分溶融、乳化、匀质，进而起到防蜡、防垢、降黏作用。

空化射流器自2012年5月开始试用，目前已累计应用155台，通过降低蜡、垢的影响降低杆柱负荷，有功功率得到降低，也延长了热洗周期，取得了较好的经济效益（表5）。

1.5电磁防蜡器的应用

蜡的结晶析出是通过在任意方向形成多方向晶格结构吸附于管壁，电磁防蜡器发出的低频率波，使石蜡分子受到低频极化作用，改变了分子排列结构，由原来的类似杂乱无章结构变得平行有序，从而抑制蜡晶析出，起到有效的防蜡作用。

表5　空化射流器应用效果

工艺特点及油井应用范围：排量小、产液低、热洗效果不好井；低沉没度、含水恢复期长井；低洼地井。

2013年以来，累计推广应用电磁防蜡器561套，厂家主要为黑龙江鑫润恒源、北京博奥园和大庆璞庆。目前采用的热洗方式主要有掺水热洗、水泥车热洗、蒸汽热洗、超导车热洗四种，综合考虑设备折旧、人工费、燃油费、燃气费、水费等影响热洗经济效益的主要因素，单井单次平均清蜡费用按照800元，平均单井日产油1.65 t，吨油结算价格2101元计算，由于减少热洗井次所节约的经济效益达到1600元/井次（表6）。

表6　电磁防蜡器应用效果及经济效益统计

2　结论

1）抽油机变频和伺服控制技术节能效果明显，节电率能达到13%以上。

2）5种节能电动机的综合节电率均超过17%，其中可变冲速节能传动装置节电效果最好，达到24.70%。

3）空化射流器和电磁防蜡器在防蜡垢方面效果较好，可有效降低举升负荷和延长热洗周期，可配合节能电动机和伺服及变频控制器使用，节能效果更好。

[1]何继峰.抽油机井高能耗原因及降耗措施应用[J].石油石化节能，2013(6):39-40.

[2]卜文杰，王文秀，秦晓冬，等.提高抽油机井系统效率的理论分析与对策措施[J].资源节约与环保，2008(3):38-41.

[3]冯成宝.油田抽油机的现状及节能方式综述[J].内蒙古石油化工，2008(3):31-33.

[4]李举林，徐伟伟，王晓东，等.柔性调速系统在提高抽油机井系统效率中的应用[J].石油石化节能，2015(1):23-26.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.03.008

2016-01-08

（编辑 沙力妮）

杨淑娟，工程师，1992年毕业于大庆石油学校（采油工程专业），从事采油管理工作，E-mail：ysujuan@petrochina.com. cn，地址：大庆油田第五采油厂第五油矿技术队，163514。