杏北油田油井集成优化配电系统的应用

王主玉（大庆油田有限责任公司第四采油厂）

近几年，杏北油田应用集成优化配电系统供电后，降低了变压器总容量，提高了设备负荷率；同时，将单井运行状态数据通过无线网络传输至值班室，可及时发现单井运行时存在的问题[1]。通过跟踪分析杏北三元-8转油站集成优化配电系统的运行状况，分析了集成优化配电系统的优势与不足之处，并针对问题给出了相应的对策及建议。

1 技术原理

油井集成优化配电系统主要由集成优化配控站、单井集成优化测控装置及监控中心三部分构成（图1）。油井集成优化配控站将系统电压由6 kV转变为0.4 kV，经0.4 kV架空线路、电缆线路输送至单井配电箱，为机采井电动机及集成优化测控装置供电[2]。集成优化配控站和抽油机主要运行状态数据可以通过无线网络传输到生产站场的远程监控中心（队部），使工作人员能够随时了解到配控站和每口油井的主要运行数据。

图1 集成优化配电系统拓扑结构

2 现场应用

截至2017年8月，杏北油田共建设集成优化配电系统7套，其中：2012年聚杏八转油站安装1套；2015年杏北三元-5转油站安装2套；2016年杏北三元-7转油站安装2套；2017年杏北三元-8转油站安装2套。

在2017年杏七区东部II块三元复合驱产能工程《杏北三元-8转油放水站及系统工程》中，新建集成优化配控站(17-1号、17-2号)2座，17-1号配控站设2台500 kVA变压器，17-2号配控站设2台630 kVA变压器。配控站管辖部分水驱井配电，2座配控站共带油井62口。以三元-8转油站站外系统改造工程为例，具体分析集成优化配电系统的优势与不足。

3 集成优化配电系统与传统柱上变配电方式的对比

3.1 节能效果

变压器空载损耗与负载损耗为变压器固有特性，变压器有功电能损耗可由下式求得：

式中：ΔP为有功功率损耗，kW；P0为空载损耗，kW；KT为负载波动损耗系数；Pk为额定负载损耗，kW；β为变压器平均负载系数。

由此计算出三元-8转油站站外系统采用单井单变压器配电方式的年损耗电量，以及采用集成优化配电系统的年损耗电量[3]；并通过损耗对比计算出集成优化配电系统的总节电量（表1、表2）。

表1 单井柱上变年有功损耗电量

表2 集成优化配电系统年有功损耗电量

由表1、表2可知，单井柱上变年有功合计损耗为163 199 kWh，集成优化配电系统年有功合计损耗为29 682 kWh，合计年有功节电量为133 517 kWh，平均单井年节电量为2154 kWh，比传统柱上变的节能效果更优。

3.2 技术优势

远程监控中心（队部）可通过无线通信方式与所辖配控站远程综合自动化控制柜进行实时通信，完成所辖配控站及油井的负荷监测、故障报警、故障详细信息等的记录显示，使管理者能够及时掌握油井工作状态。通过现场采集的电流数据，还可以初步判断井下泵况的结蜡程度、判断抽油机井的平衡状况及判断抽油机井动力故障，比传统柱上变的技术优势更强[4-7]。

3.3 投资

以三元-8转油站站外系统改造为例，可以将62口油井用两种配电方式分别进行设计，将两种设计方式的不同之处进行比较分析（表3、表4）。

表3 集成优化配电系统投资情况

表4 传统柱上变配电投资情况

通过比较得出，采用集成优化配电系统投资较高。由于其设备费较贵，且线路敷设较长，造成投资增加约24%。

4 集成优化配电系统现场运行存在的问题及对策

集成优化配电系统新建低压线路与油田电网、农网、道路、林带等多有交叉，存在一定安全隐患。集成优化配电系统在分散的单井上应用效果不好，出线较多，交叉严重。建议将该系统设计到平台井上，可以减少出线数量，有效避免线路交叉问题，同时也可以减少线路施工的投资[8]。

集成优化配控站至单井线路较长，线路压降较大。以三元-8转油站为例，新建低压线路共16.9 km，平均单井需配套建设600 m以上低压线路，最远可达1000 m，线路压降较大。由于采用该设备高压线路变短，低压线路变长，从而造成低压线路损耗增大，这对于较大抽油机电动机启动不利。

由表5可知，当电动机功率达到55 kW、线路长度在600 m以上时，压降就超过了10%，不满足供电要求。若要保证正常供电，可以选择增大电缆截面或缩短线路长度[9]，但会导致投资增加，平均每公里线路增加投资约4万元。

集成优化配控站内每只断路器一般控制2～3口油井，线路故障时停井较多，恢复送电的路程较远，管理不方便。同时，小队电工很少进行登杆作业，造成低压线路得不到及时维护，易发生故障。建议将低压架空线路由裸铝线更换为绝缘导线，可以有效降低线路的故障率，但会导致投资增加，平均每公里线路增加投资约0.8万元。同时完善相应的管理制度，增加配控站及低压线路的巡检人员，并对巡检电工进行作业培训，使线路故障能够及时处理。

表5 三元-8转油站线路压降计算

5 结论

1）集成优化配电系统投资较高，但节电效果明显，并且可以通过运行数据的监测及时发现停机、蜡卡等状况。

2）集成优化配电系统应尽量选用为平台井供电，可以减少出线数量，有效避免线路交叉问题；从线路压降及增大电缆截面的经济性考虑，单回路线路长度不宜超过600 m。

3）在设备管理方面，建议完善相应的制度，对配控站及低压线路实施常态化管理。