机采设备个性化节电技术应用实践

宋福政（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

目前现场在用的机采井节能设备多种多样，对其节能效果及适应性需要科学的评价，寻找适合东部过渡带机采井的更有效的节能设备和方法[1]。

1 现状

X采油矿处在整个长垣构造的边缘，该区块经过水驱井网加密、四条带调整及一条带主力油层聚驱四次大的调整，2002年水驱进入特高含水开采阶段，截至2016年底，共有机采井287口，其中有抽油机井210口，电泵井49口，螺杆泵井28口。全区平均单井日产液45.86 t，日产油2.52 t，平均泵效40.23%，平均举升高度510 m。

2 无功补偿节电技术

针对机采井正常生产时电动机无功功率消耗过大，功率因数过低的情况开展了单井个性化电容补偿试验，取得了较好的效果。

X采油矿采取安装无功补偿电容器的方法来提高功率因数，在四区十队X4-2-SP931井上进行了单井试验，减少无功功率的消耗。在日常的测试工作中发现，虽然抽油机井电动机控制箱已经安装了无功补偿电容器，但由于大批量安装，没有针对单井的实际运行情况设计电容器容量，普遍存在着电容欠补和过补的现象[2]，电容过补时功率因数测试情况见表1。

表1 电容过补时功率因数测试情况

电容欠补不能最好的达到提高功率因数、减少无功消耗的目的，电容过补又容易产生谐振，对电动机造成损害及污染电网。因此，根据机采井的运行情况对单井进行个性化设计电容的容量来进行无功补偿就显得很有意义[3]。

X采油矿采用5 kVar、10 k Var和20 kVar三种规格的电容器，根据需要的无功补偿量进行组合，尽量满足不同单井的需要，电容无功补偿量选择见表2。

单台或组合后的电容与电动机采取并联的接线方式安装，与电动机同时投入运行和断开。电容接线在电动机进线的一端，这样在抽油机井需要停机时，断开空气开关后电容内储存的电量可通过电动机放掉，避免了误操作伤人的隐患。

表2 电容无功补偿量选择

对于装有无功补偿电容器的井，钳型电流互感器的电压夹应接在空气开关进线端，否则测试结果功率因数不准确。如接线困难，可将钳型电流互感器移至接触器上方接线，避免测试时功率因数出现负数。

X采油矿62口井安装容量1 170 k Var，与设计容量1 142.7 kVar基本吻合。安装无功补偿电容后，平均无功功率从17.67 kVar下降到3.96 kVar，功率因数从0.35升高到0.76，达到了良好的效果[4]，62口安装无功补偿电容井试验数据对比见表3。

表3 62口安装无功补偿电容井试验数据对比

3 润滑介质降黏试验

X采油矿选取了4口抽油机井，在生产情况稳定的条件下，进行了冬季和夏季的消耗功率对比测试，冬季和夏季的抽油机消耗功率对比见表4。

从表4可以看出，4口井冬季比夏季消耗功率有较大幅度升高。而抽油机运行时，受温度影响较大的主要为润滑部位，X采油矿从抽油机的减速箱齿轮润滑油入手，来检查润滑油冬季与夏季的差别。发现齿轮润滑油在低温时呈糖浆状，停机时间较长的井润滑油呈半固体状，黏度很大。因此，判断齿轮油黏度的增加会对导致抽油机能耗的上升。

X采油矿在X5-1-30井上进行了更换抗低温性能较好润滑油的试验，该种润滑油在较低温度时黏度上升较小，每次测试3 min后取平均值进行对比，来观察消耗功率的变化情况，X5-1-30井换减速箱齿轮油前后数据对比见表5。更换后，消耗功率最高下降了0.31 kW，降幅5.8%，日节电量为7.44 k Wh，节能效果较好。但是，将抽油机井齿轮润滑油更换为冬季抗低温型润滑油成本巨大，从投入产出比来说并不合算，因此，降低在用润滑油黏度，成为最佳方法[5]。

表5 X5-1-30井换减速箱齿轮油前后数据对比

当以不同比例添加降黏剂时，润滑油黏度都会有大幅下降，同时，随着温度的下降，添加降黏剂的润滑油黏度有小幅升高，但大大低于未添加降黏剂时的润滑油黏度；当温度上升时，添加降黏剂的润滑油黏度降低，并逐渐趋近于添加前润滑油黏度。这说明该降黏剂在低温时可起到降低润滑油黏度的作用，而高温时又不改变润滑油的润滑特性。未添加降黏剂时，无论是在用润滑油还是新润滑油，黏度随温度变化较大。添加降黏剂时，润滑油的黏度随温度变化不大，且添加比例越高降黏效果越好[6-8]。从成本和效果综合考虑，选择1∶15的添加比例就能达到较好的降黏效果。现场试验，试验3口井，平均节电率为8.48%，减速箱润滑油按1∶15比例添加降黏剂效果对比见表6。

表6 减速箱润滑油按1∶15比例添加降黏剂效果对比

4 抽油机功率法调整平衡

为了确保抽油机调平衡后更节能，X采油矿围绕抽油机调平衡方法的缺陷问题，探索功率平衡调整新参数，提高调平衡节电效果。

表4 冬季和夏季的抽油机消耗功率对比

2018年，X采油矿对43口抽油机井进行了功率平衡法的调整，并对调前、调后的数据进行对比和分析。通过现场应用证明，功率法调整平衡可进一步提高节能效果[9-10]，功率法调平衡调前调后对比见表7。

表7 功率法调平衡调前调后对比

5 结论

1）对于装有无功补偿电容器的井，钳型电流互感器和电压夹应接在空气开关进线端，否则测试结果功率因数不准确。如安装井配电箱空间狭小或空气开关上方无法接线，也可将电压夹移至空开出线端接线，但钳型电流互感器必须接在空开进线端。

2）功率平衡法采用上、下冲程的平均功率进行对比，其中包含了电动机所做负功，因此克服了电流法的缺陷。既能反映出电流的运行情况，又能反映出电动机做正负功的情况。