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抽油机井节能技术探索

抽油机井节能技术探索

1抽油机井系统效率现状

游梁式抽油机的有杆抽油泵系统在国内一般地区的总效率平均只能达到12%~23%,即使是先进地区也在30%以下。

1997年统计,全国有抽油机井近70000口,每口井电机实耗功率按10kW计算,系统效率按25%计算,如果系统效率提高5%,每年节电可达8.4×108kWh。1999年统计,全国抽油机井数约占油田生产井总井数的90%,抽油机井采油占油气生产总用电比例的49.2%,年耗电总量约105×108kWh,年电费支出高达42亿元。系统耗电多,能耗大,且总体效率低下,亟需解决节能的问题。

2抽油机井系统效率损失点

抽油机系统根据抽油机井系统工作特点分为地面效率和井下效率两部分。地面效率是指悬绳器以上的机械传动效率和电机运行效率的乘积,而井下效率是指悬绳器以下到井下泵,再由井下泵到井口的效率。

地面部分的能量主要损失在电动机、传动三角带、减速箱及抽油机连杆机构间的磨损;井下部分的能量主要损失在抽油杆与盘根盒直接的摩擦损耗、抽油杆与油管的摩擦损失、抽油泵内柱塞与衬套间的摩擦损失、抽油杆与液体间的摩阻、油管本体与液体的摩阻及泵与油管丝扣的损失。

3提高抽油机系统效率的措施和方法

3.1采用节能型技术装备

抽油机有杆泵系统有节能潜力的设备主要有抽油机、电动机、控制柜、抽油杆等。

(1)节能型抽油机。所谓节能型抽油机,主要是改进了抽油机的结构形式和尺寸,即通过改变抽油机平衡方式优化设计和扭矩尺寸,降低抽油机工作扭矩及其波动,从而减小运行电流,增加电动机的有效工作效率,更加有效利用设备,实现节能。

20世纪80年代中后期我国油田使用最多的节能型抽油机是偏置式节能抽油机,华北油田采油一厂在1991年开发了双驴头节能抽油机;美国研究开发了MARKⅡ型前置式节能抽油机及TORQMASTER异相型抽油机;此外,目前还有偏轮式抽油机、摩擦转向式抽油机、摆杆式抽油机、下偏杠铃式抽油机等。

(2)节能电动机。目前抽油机的电动机主要从三个方面节能:一是改变电动机的输入机械特性,主要是改变电源频率,以实现与负荷特性的柔性配合;其二,改变电动机的设计机械特征,主要是改变转速差,以实现改变电动机与抽油机的配合;其三,提高电动机的功率因数和负荷率。如采用超高转差电动机、采用永磁电动机等节能电动机来改变异步电动机的机械特性,降低抽油机的启动能耗。

目前的主要节能电机有超高转差电机、双功率电机、稀土永磁同步电机、电磁滑差电机、变频调速电机、绕线式异步电机等。

(3)变频调速控制柜。在抽油机上配备变频调速器,具有投入低、节能效果显著、运行平稳、使用方便等特点。现场使用节能效果明显的为:变频调速器节能。

抽油机有杆泵作为柱塞泵的一种,其电动机负载属于恒定转矩性,就是说电动机的功率与转速成正比,可以通过调节抽油机电动机转速使井下泵的排量与井的渗透能力相适应。根据井的出油量或者出液量,变频调节器自动调节电动机转速来调整功率,从而来达到节能的目的。

抽油机变频调速器在节能方面具有以下优点:按照井况的不同实现自动调节电动机转速,达到节能的目的;提高了电机功率因数,使供电电流减小,减轻了电力设备负担,降低线路功率损耗。

抽油机节能电控装置的未来发展方向必然是通过变频调速实现节能,电力电子技术的发展日趋加快,相信在不久的将来,在抽油机节能装置改造上也会进一步推广变频调速。

3.2其他节能方式

(1)有杆泵系统采用特种抽油杆。连续抽油杆和新材料抽油杆方面在国内有很大进展,其中有玻璃钢、铝合金、钢丝绳等抽油杆,它们有单位长度重量轻、抗拉强度高的特点,可使井下功率损失减小,提升节能效果;
(2)采用高效节能井下泵。通过提高井下泵效,减少煤粉、砂粒等影响,实现节能;
(3)采用节能元件。如窄V齿型带传动和同步带传动等;
(4)改进平衡方式、改进“三抽”系统部件等。

3.3加强抽油机井的科学管理

(1)加强抽油机-泵-杆的优化设计。根据各排采井的生产情况,进行合理设计,一般情况下,在保证泵有一定沉没度时,应尽量减少下泵深度,同时,地面抽油机采用最大冲程并合理降低冲次,可大大提高抽油机井的检泵周期和工作可靠性,从而提升抽油机的整体系统效率。

(2)加强控制柜及电动机的管理。建议周期性对电动机进行耗电功率测试,淘汰不合格电动机,配套合适的电动机,避免出现抽油机电机“大马拉小车”的现象。对前期控制柜存在的耗电量大的问题,采用耗电量小的控制柜,如变频控制柜,淘汰耗电量大的励磁调速控制柜。

(3)加强抽油机及有杆泵管理维护水平。不断改进和完善抽油机井管理维护制度,地面抽油机部分定期掌握设备运行情况,根据实际情况及时进行维护保养;地下有杆泵系统及时进行检换泵作业,达到提升抽油机井系统效率的目的。

4认识与总结

抽油机机有杆泵系统节能技术的探索研究近年来已成为油田科技攻关的方向。结合一些现场应用情况,总结出抽油机有杆泵系统在节能方面的一些措施,但影响抽油机有杆泵系统效率的环节和因素比较多,比如抽油机设备及生产参数、井况和抽油机管理水平等,此外,抽油机有杆泵系统各个部分的的耗能也有差异,在实际的生产中,还需要根据油气井的不同生产情况认真分析,确定如何提高系统效率的有效措施。

在抽油机—有杆泵系统节能改造中,还需不断通过新工艺、新技术的引进,逐渐改善和提高抽油机在实践过程中的节能效果,使在抽油机有杆泵系统更加的节能。

版权声明|来源:《中国石油和化工标准与质量》,作者:盖英潇等,版权归原作者所有。
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