降低單井電量計(jì)量誤差的措施與途徑

朱益飛楊 梅朱 海 戴劍飛

1.中國(guó)石化勝利油田分公司 孤東采油廠 （山東 東營(yíng) 257237）

2.中國(guó)石化勝利油田分公司 技術(shù)檢測(cè)中心 （山東 東營(yíng) 257000）

降低單井電量計(jì)量誤差的措施與途徑

朱益飛1楊 梅1朱 海1戴劍飛2

1.中國(guó)石化勝利油田分公司 孤東采油廠 （山東 東營(yíng) 257237）

2.中國(guó)石化勝利油田分公司 技術(shù)檢測(cè)中心 （山東 東營(yíng) 257000）

結(jié)合油田生產(chǎn)實(shí)際，分析了影響單井電量計(jì)量誤差的主要因素，提出了降低計(jì)量誤差的措施與途徑，并對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行了分析，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

單井 電量 計(jì)量誤差 措施

目前勝利油田孤東采油廠有機(jī)械采油井2 600多口，采油廠機(jī)采系統(tǒng)效率36%左右以及油井功率因數(shù)在0.7左右徘徊，全廠低效率井 （系統(tǒng)效率＜25%）約占油井總數(shù)的18%。為做好單井生產(chǎn)成本考核，加強(qiáng)單井用能分析，降低噸油生產(chǎn)能耗，采油廠從20世紀(jì)90年代末開始，相繼給各油井安裝了電量計(jì)量?jī)x表，每日在錄取單井產(chǎn)量的同時(shí)，讀取各單井的日用電量，以便更好地開展單井用電分析和單井成本考核，及時(shí)跟蹤單井的產(chǎn)量變化情況。從近幾年測(cè)試情況來(lái)看，油井電量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)相對(duì)比存在較大電量計(jì)量誤差 （平均電量計(jì)量誤差達(dá)到3%以上，單井電量計(jì)量誤差達(dá)到10%以上的油井約占測(cè)試總數(shù)的1/3），這對(duì)開展油井用電分析和單井考核產(chǎn)生很大影響。為此，我們?cè)谡{(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出了《降低單井電量計(jì)量誤差的措施與途徑》這一重要的研究課題。

1 影響單井電量計(jì)量誤差的因素分析

我們通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、問(wèn)題分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等方法尋找癥結(jié)問(wèn)題，對(duì)影響單井電量計(jì)量誤差的因素進(jìn)行了分析。2010年全廠抽油機(jī)能耗測(cè)試數(shù)據(jù)中，對(duì)318臺(tái)測(cè)試電量與電表統(tǒng)計(jì)電量對(duì)比造成單井電量計(jì)量誤差大的原因進(jìn)行調(diào)查分析。表1為2010年孤東采油廠機(jī)采系統(tǒng)效率測(cè)試測(cè)試電量與電表統(tǒng)計(jì)電量對(duì)比情況統(tǒng)計(jì)表。

表1 2010年采油廠機(jī)采系統(tǒng)效率測(cè)試測(cè)試電量與電表統(tǒng)計(jì)電量對(duì)比情況統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)研究分析，找出產(chǎn)生單井電量計(jì)量誤差的影響因素，主要有以下幾個(gè)方面：

（1）單井電能表計(jì)量準(zhǔn)確度低。通過(guò)對(duì)目前在用的全廠2 600余塊單井電量計(jì)量?jī)x表計(jì)量準(zhǔn)確度進(jìn)行檢查和調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查和統(tǒng)計(jì)調(diào)查98%的電能表單獨(dú)安裝在計(jì)量箱內(nèi)，電能表密封性能良好，不易受到風(fēng)沙的干擾；2%的電能表安裝在油井控制箱外，雖易受到風(fēng)沙的干擾，但電能表自身密封良好?，F(xiàn)場(chǎng)在用大多數(shù)電能表計(jì)量準(zhǔn)確度為2.0級(jí)，部分為2.5級(jí)，電能表計(jì)量準(zhǔn)確度低，影響計(jì)量結(jié)果準(zhǔn)確性。

（2）電能表選型不合理。通過(guò)對(duì)2010年測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有189臺(tái)抽油機(jī)存在不平衡問(wèn)題，而不平衡抽油機(jī)均存在倒發(fā)電現(xiàn)象；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)在用電能表型號(hào)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，均為DT862系列三相四線有功電能表，這些機(jī)械電能表不適合倒發(fā)電油井的電量計(jì)量。

（3）倒發(fā)電干擾。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，倒發(fā)電干擾對(duì)機(jī)械式電能表計(jì)量誤差有較大影響，抽油機(jī)倒發(fā)電量越大，對(duì)機(jī)械式電能表計(jì)量誤差的影響也就越大，而對(duì)電子式電能表影響較小，幾乎可忽略。

（4）單井電能表周期標(biāo)定難度大。由于油井電能表使用數(shù)量大，又在野外工作，電能表離線送檢工作量大，油井電能表超期使用現(xiàn)象普遍存在，造成單井電量計(jì)量誤差大。造成單井電能表周期標(biāo)定難度大的主要原因是傳統(tǒng)的電能表周期標(biāo)定是采用離線標(biāo)定，由于采油廠油井?dāng)?shù)量大，采用定期離線標(biāo)定一方面需要大量的備用電能表；另一方面，單井電能表離線定期標(biāo)定需要油井停井作業(yè)，這對(duì)原油產(chǎn)量任務(wù)重的采油廠來(lái)說(shuō)本來(lái)產(chǎn)量就很緊張，僅僅是為了解決電能表的定期標(biāo)定問(wèn)題而大面積停井作業(yè)是不現(xiàn)實(shí)的。

（5）諧波干擾。目前勝利油田孤東采油廠油井用各種節(jié)能控制變頻設(shè)備已達(dá)659臺(tái)，其良好的節(jié)能效果和優(yōu)良的調(diào)速控制性能已成為油田開發(fā)生產(chǎn)的重要設(shè)備資源，但由于變頻器在輸入回路中產(chǎn)生的高次諧波電流，對(duì)供電系統(tǒng)、負(fù)載及其他鄰近電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾，尤其是在高精度儀表、微電子控制系統(tǒng)等應(yīng)用中，諧波干擾問(wèn)題尤為突出。經(jīng)對(duì)油井變頻設(shè)備使用較多的線路現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，主要存在3次、5次、7次和9次諧波信號(hào)，其中3次和5次諧波尤為突出。油井電網(wǎng)諧波的存在會(huì)對(duì)傳統(tǒng)有功電能表計(jì)量產(chǎn)生較大影響，由于存在電網(wǎng)諧波干擾污染，則會(huì)導(dǎo)致電能表計(jì)量值嚴(yán)重偏低。

2 降低計(jì)量誤差的措施與途徑

針對(duì)影響產(chǎn)生單井電量計(jì)量誤差的主要因素，提出降低計(jì)量誤差的主要措施與途徑：

（1）逐步更新單井電量計(jì)量?jī)x表。目前，采油廠在用的單井電量計(jì)量?jī)x表以機(jī)械式2.5級(jí)或2.0級(jí)DT862－2型三相四線有功電能表為主，使用年限長(zhǎng)，計(jì)量準(zhǔn)確度低。選用1.0級(jí)的DTS634型三相四線電子式有功電能表逐步淘汰在用的2.5級(jí)或2.0級(jí)DT862－2型三相四線有功電能表。同時(shí)，對(duì)新上油井電量計(jì)量?jī)x表要求全部采用1.0級(jí)的DTS634型三相四線電子式有功電能表。主要解決單井電量計(jì)量準(zhǔn)確度低的問(wèn)題。

經(jīng)檢查，全廠已實(shí)施淘汰更新在用的2.5級(jí)或2.0級(jí)DT862－2型三相四線有功電能表200塊。實(shí)施后單井電量計(jì)量?jī)x表的計(jì)量準(zhǔn)確度由原來(lái)的2.5級(jí)或2.0級(jí)提高到1.0級(jí)，達(dá)到測(cè)試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）選擇合適型號(hào)的電能表。為了解決抽油機(jī)不平衡對(duì)油井電量計(jì)量?jī)x表計(jì)量誤差的影響，我們?cè)趶V泛開展調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出了采用三相四線電子式有功電能表替換機(jī)械式三相四線有功電能表的技術(shù)改進(jìn)方案。對(duì)抽油機(jī)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的不平衡油井原使用的DT862系列機(jī)械式三相四線有功電能表進(jìn)行淘汰，改用合適的DTS634型三相四線電子式有功電能表，以解決了油井電量計(jì)量?jī)x表選型不合理的問(wèn)題。對(duì)于采用變頻控制存在一定諧波信號(hào)干擾的油井，宜采用DT862系列機(jī)械式三相四線有功電能表。

經(jīng)檢查，采用DTS634型三相四線電子式有功電能表與采用DT862系列機(jī)械式三相四線有功電能表相比，油井電量計(jì)量誤差明顯減小，取得了很好的改進(jìn)效果。

（3）加強(qiáng)油井平衡管理。實(shí)驗(yàn)表明，抽油機(jī)運(yùn)行不平衡，既會(huì)增加能耗，影響抽油機(jī)設(shè)備的使用壽命，又會(huì)產(chǎn)生倒發(fā)電現(xiàn)象，而且抽油機(jī)運(yùn)行不平衡越嚴(yán)重，其產(chǎn)生的倒發(fā)電量也將越大。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)在用的DT862系列機(jī)械式三相四線有功電能表來(lái)說(shuō)，抽油機(jī)產(chǎn)生倒發(fā)電量越大，對(duì)電能表電量計(jì)量的干擾也就越大，就會(huì)產(chǎn)生更大的計(jì)量誤差。因此，要消除抽油機(jī)倒發(fā)電對(duì)機(jī)械式電能表的干擾，關(guān)鍵在于解決抽油機(jī)運(yùn)行的不平衡問(wèn)題。通過(guò)加強(qiáng)油井平衡管理，及時(shí)調(diào)整抽油機(jī)平衡度，提高油井抽油機(jī)運(yùn)行平衡率，從而避免抽油機(jī)倒發(fā)電干擾，提高電量計(jì)量準(zhǔn)確度。同時(shí)，對(duì)抽油機(jī)平衡塊已調(diào)整到仍未達(dá)到平衡要求的，不能消除抽油機(jī)倒發(fā)電干擾的油井，實(shí)施電子式電能表替代機(jī)械式電能表的技術(shù)措施。

經(jīng)檢查，通過(guò)實(shí)施強(qiáng)化油井平衡管理，2011年1～8月份，抽油機(jī)運(yùn)行不平衡問(wèn)題得到有效改善，不平衡油井?dāng)?shù)量與去年同期對(duì)比減少了37臺(tái)。同時(shí)，對(duì)不平衡油井實(shí)施更新計(jì)量?jī)x表措施，油井電量計(jì)量誤差明顯減小，取得了很好的改進(jìn)效果。

（4）改進(jìn)標(biāo)定方法，改離線標(biāo)定為在線標(biāo)定。目前采油廠在用的2 600余塊油井計(jì)量電能表，除電能表使用前進(jìn)行入廠檢定外，只有在2006年初對(duì)其中的2 100塊電能表進(jìn)行過(guò)大規(guī)模集中離線標(biāo)定和調(diào)修。由于油井電能表數(shù)量大，且離線檢定電能表拆裝需要油井停井作業(yè)，將直接影響到采油廠產(chǎn)量的完成，所以油井電能表周期標(biāo)定一直是一個(gè)老大難問(wèn)題。為此，我們提出了利用0.1級(jí)的WT-5103Ⅰ多功能電能表現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)有功電表進(jìn)行在線標(biāo)定的技術(shù)方案，優(yōu)先實(shí)施對(duì)單井電量計(jì)量誤差大的電能表進(jìn)行在線標(biāo)定和調(diào)修，以解決電能表的周期標(biāo)定難問(wèn)題，提高計(jì)量準(zhǔn)確度，將電能表計(jì)量誤差控制在儀表允許誤差之內(nèi)。

（5）改進(jìn)諧波抑制措施。目前，勝利油田孤東采油廠油井變頻控制設(shè)備有656臺(tái)，采取的具體諧波抑制措施有：①檢查各變頻器用于抑制諧波干擾的電抗器是否良好；②適當(dāng)提高變頻器的載波頻率。一般變頻器出廠值載波頻率在較低值，目的是為了減少IGBT的功耗。載波頻率從2kHz提高到16kHz時(shí)，即增加8倍，功耗約增加了2～2.5倍，而發(fā)熱量增加4～6倍，當(dāng)載波頻率提高后，輸出電流波形正弦性能變好，毛刺減少，波形光滑，所以適當(dāng)提高載波頻率，對(duì)抑制或減少諧波有利；③為抑制變頻器的發(fā)射干擾和感應(yīng)干擾，抑制電動(dòng)機(jī)的電壓波動(dòng)效應(yīng)，在變頻器的輸出電路中調(diào)整串接電抗器，對(duì)抑制5～19次諧波效果顯著；④控制電抗器上的電壓降約在額定電壓的3%，使諧波抑制效果為最佳。圖1和圖2分別為變頻控制柜輸入側(cè)電壓波形圖和輸出電壓側(cè)波形圖。

采取措施后，油井用變頻柜的諧波信號(hào)得到有效抑制，消除了因使用變頻控制設(shè)備而引起的電網(wǎng)諧波污染，從而避免因諧波干擾的存在而產(chǎn)生油井電量計(jì)量誤差。

表2 2011年1至8月采油廠機(jī)采系統(tǒng)效率測(cè)試測(cè)試電量與電表統(tǒng)計(jì)電量對(duì)比情況統(tǒng)計(jì)表

圖1 變頻控制柜輸入側(cè)電壓波形圖

圖2 變頻控制柜輸出側(cè)電壓波形圖

3 實(shí)施效果

（1）降低了油井電量計(jì)量誤差，提高了單井電量計(jì)量準(zhǔn)確度，有利于開展油井用電分析和單井考核。表2為2011年1～8月孤東采油廠機(jī)采系統(tǒng)效率測(cè)試測(cè)試電量與電表統(tǒng)計(jì)電量對(duì)比情況統(tǒng)計(jì)表。從表2可以看出，全廠單井平均電量計(jì)量誤差由原來(lái)的3.01%降低到1.47%。

（2）節(jié)能效益顯著提高。全廠平均機(jī)采系統(tǒng)效率達(dá)到41.66%，油井平均功率因數(shù)達(dá)到0.837，與去年同期相比分別提高了2.95%和0.010，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）解決了油井電能表得不到周期標(biāo)定的問(wèn)題，具有良好的計(jì)量標(biāo)定效益，又避免了油井電能表離線標(biāo)定對(duì)油井產(chǎn)量的負(fù)面影響，提高了油井的生產(chǎn)時(shí)率，降低了生產(chǎn)成本，減少了油井電能表離線標(biāo)定所需的拆裝、運(yùn)輸?shù)却蠊ぷ髁亢椭貜?fù)勞動(dòng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

降低單井電量計(jì)量誤差，提高了單井電量計(jì)量準(zhǔn)確度，是油田開發(fā)企業(yè)深入開展精細(xì)管理工作的重要內(nèi)容之一。為降低單井電量計(jì)量誤差，應(yīng)采取選用高準(zhǔn)確度的電子式電量計(jì)量?jī)x表逐年更新低準(zhǔn)確度等級(jí)的機(jī)械式電能表；要通過(guò)加強(qiáng)油井抽油機(jī)平衡監(jiān)測(cè)與管理，提高油井平衡度，盡量減少油井倒發(fā)電現(xiàn)象；通過(guò)開展油井變頻器應(yīng)用技術(shù)研究，強(qiáng)化電網(wǎng)諧波干擾抑制措施，避免諧波污染，以及因使用油井變頻控制設(shè)備而產(chǎn)生電量計(jì)量誤差的影響；要針對(duì)油井電能表離線標(biāo)定的負(fù)面影響，應(yīng)有重點(diǎn)、分批、定期組織開展油井電能表在線標(biāo)定和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)修，以確保電能表的實(shí)時(shí)計(jì)量準(zhǔn)確度。

[1]朱益飛,孔慶紅.電能表檢定周期內(nèi)超差原因分析與對(duì)策[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù),2003(4):28-30.

[2]鄭堯，李兆華.電量計(jì)量技術(shù)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2002.

[3]劉磊,李波,周勝利,等.油田電網(wǎng)中諧波的危害與電能質(zhì)量的測(cè)試[J].賽爾電能質(zhì)量 2011(8):57-58.

Combined with the production practice in oilfields,analysis focuses on the main factors influencing the measuring errors of single well electricity.Then some measures and approaches to reduce the measuring errors are put forward.Finally,through the analysis on its practical effect,it is shown that these measures have obvious economic and social benefits.

single well;electricity;measuring error;measures

朱益飛（1967-），男，現(xiàn)從事油田技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督工作。

尉立崗

2011-09-19▌