抽油机井系统效率测试方法及其应用.doc

抽油机井系统效率测试方法及其应用 摘要：抽油井（也称机采井，其系统称为机采系统）是胜利油田孤岛采油厂主要耗能设备，也是采油厂的耗能大户。2010年孤岛采油厂油井平均功率因数偏低，只有0.5-0.75。介绍了抽油机井系统效率测试方法。 关键词：机采系统效率测试调平衡低冲次变频 中图分类号：TE933 文献标识码：A文章编号： 1前言 机采井是中石化胜利油田第二大采油厂孤岛采油厂主要耗电设备，是采油厂的耗电大户。2010年完成机采系统效率测试585井次，分别为常规测试、节能四新项目对比测试及技改项目对比测试等。根据测试数据统计分析，采油厂平均机采系统效率为32.9，最高52.65，最低5.52，10以下井25口，效率为1020井89口，效率为2030井298口，效率为30以上井149口。 前期采油厂经过永磁电机配套变压器改造、机采井优化设计及节能技术改造等项目，机采系统效率已达到胜利油田较高水平，但仍有部分区块由于产能不足，液量低等原因，导致系统效率较低，机采系统仍有很大节能潜力。 2抽油机井系统效率测试方法 2.1现场测试 目前机采井系统效率测试主要分为电参数测试及示功图测试，两种测试同时进行。其目的主要是测试输入功率及光杆功率，计算地面效率、井下效率及系统效率。 2.2测试数据采集及分析 测试电参数，测试时间3分钟，测试参数主要有输入功率、功率因数、功率平衡度、电参数曲线图等。以KXK71-93井为例，见图1图2。 图1 KXK71-93井电能参数曲线 图2 KXK71-93电能参数表 3机采系统评价指标及达标情况 机采系统评价指标主要有功率因数、平衡度、系统效率、百米吨液耗电等四项指标，具体测试结果见表1，石油行业机采系统评价指标见表2。 表12010年孤岛采油厂机采系统测试数据 表2石油行业机采系统评价指标 由表1、表2可以看出，采油厂机采系统已达到或超过石油行业评价指标。 4抽油机井系统效率测试方法的现场应用 4.1调平衡试验 针对功率不平衡井进行了调平衡试验，选取了5口抽油机井进行功率平衡度调整，并在调整前后进行了测试（表3）。 表3机采系统调平衡对比分析表 此次调平衡试验5口井中，有3口井有节电效果，有2口井不节电。 2口井不节能原因： （1）采用测试数据时间过长，抽油机工作状况发生了改变，平衡调整适用于工作状况稳定的抽油机井。 （2）分析电能参数曲线图可知，由于负功出现在曲柄转角0及360，此种抽油机调功率平衡度见效不大，不能有效降低负功，所以节能效果不理想（见图3）。 图3 KXK71X119电参数曲线图 4.2降低冲次 对于一些供液不足、动液面低、产能低的抽油机井对启动能力要求高，小功率电机无法正常启动。这种类型的井对冲次要求低，一般在23次/分左右就能满足生产要求。如果安装大功率电机，虽然满足了启动要求，但会造成大马拉小车现象，功率因数低，浪费电能。对此采油厂进行了节能技术改造，采用原电机安装中间轴方法，既满足了启动要求，也降低了冲次，改造费用也不高。2011年采油厂挑选60口抽油机进行了中间轴节能技术改造（见表4）。 表4低效机采井改造前后系统效率测试数据表 安装后中间轴工作状况稳定，由测试结果可以看出改造后节能效果较好。冲次降低了1.8次/分后，液量变化不大，不影响正常的原油生产。输入功率下降了2.49kW，单井日节电60kWh。系统效率提高了5.05%，吨液百米耗电下降了0.841kWh/hmt，综合节电率达29.8%。该项改造取得了良好的效果，建议今后将对符合条件的抽油机井继续推广应用该项技术改造。 4.3单井变频改造 孤岛采油厂有120余口油井间隙出油，该类型的油井，在正常生产时油井液面较高，产液量也大，油井生产负荷也较大。但在间隙期时，油井液面较低，油井不产液，此时抽油机相当于空载，生产负荷极轻，电机功率因数低，抽油机平衡度低，系统效率下降快，电能浪费严重。对此，采用了单井变频技术，可实现抽油机的软起动、软停止，有效地控制电机的运行和保护电机，延长电机的使用寿命。该技术能将负功转化后回馈电网，既节约电能，也不会造成电网的污染。同时还可通过频率调整，实现抽油机生产参数的自动调整，提高抽油的负载率及负载平衡度，达到节能降耗的目的。2011年，选取了2口抽油机井进行了改造试验（表5）。 表5单井变频节电效果对比测试表 分析测试结果可知，改造后液量变化不大，输入功率下降，功率因数有了明显的提高，综合节电率分别为29.61%和4.93%，节能效果较好。 4.4电磁调速电机改造 对采油厂在用的电磁调速电机进行了测试，在测试过程中，技术人员发现此类抽油机井输入功率高、功率因数低，致使系统效率不高，属于电机配套不合理。对82台电磁调速机的测试数据进行分析，平均输入功率11.55kW，平均功率因数0.44，系统效率只有13.89，改造后将有很大的节能潜力（表6）。 表6电磁调速电机统计分析表 为此，对此类抽油机井可进行永磁电机的改造，并配套使用中间轴减速器，既达到降低冲次、提高启动力矩的目的，也能提高系统效率、节能降耗的目的，改造后节电率将达20%以上。 5.5 永磁电机功率因数问题分析 在测试过程中，部分永磁电机存在功率因数过低的现象。初步分析原因可能是永磁铁退磁引起的，根据胜利油田关于永磁电机永磁铁退磁试验结果分析，目前在用的永磁电机产品质量可靠，不存在退磁问题。事实上，永磁电机工作状况主要与工作电压有关，在测试电机中有89台永磁电机功率因数低于0.85，分析其工作电压，普遍存在偏高或偏低现象。永磁电机对工作电压精度范围要求很高，必须在一定范围内。由于部分井工作状况或线路进行了改变，而电压发生了改变，所以导致永磁电机功率因数低，功耗高，工作状态不稳。 5结束语 提高机采系统效率是一项系统工程，今后要进一步加强老油田基础设施改造的力度，对能耗高、制约老油田开发水平提高的站内设施、管网、设备进行调整、更新、改造，应用先进的工艺技术和设备，提高自动化管理水平。同时，要通过实施油层改造，补充能量，完善注采关系，提高油井供液能力。 要托完整真实的测试数据，分析系统的能耗损失，找出节能降耗点，采用先进的节能新技术，才能将先进技术转化为现实生产力，产生更大的经济和社会效益。 参考文献 1高革