外圍油田舉升環(huán)節(jié)中節(jié)能措施的應用與認識

劉芳

【摘要】隨著大慶油田的深入開發(fā)，現已進入三次加密開發(fā)期，截止到2009年，大慶油田共有抽油機井38346口，電泵井2032口，螺桿泵5077口，在這種情況下，實現節(jié)能降耗，以最少的能源消耗獲取最大的經濟效益，更加有效、合理地利用能源，將為企業(yè)帶來新的活力。本文以大慶油田采油九廠為例，介紹一些大慶外圍油田舉升環(huán)節(jié)中在節(jié)能降耗措施上的嘗試。

【關鍵詞】外圍油田 舉升 節(jié)能 應用

1 節(jié)能電機在外圍油田的應用情況1.1 節(jié)能電機應用情況

在油田產能建設上，采油九廠先后投產了新站外擴、新肇古634外擴等12個區(qū)塊，應用節(jié)能電機5種，由于不同種類的節(jié)能電機特點不同，節(jié)能效果也不同，為了指導抽油機井節(jié)能技術的推廣應用，達到降低成本、提高經濟效益的目的，采油九廠對目前應用的節(jié)能電機進行分析評價，根據井況及節(jié)能電機的特點推薦合理的優(yōu)選方案。

目前，永磁電機應用四個區(qū)塊，平均系統(tǒng)效率12.1%，百米噸液耗電2.4kWh；承德司達電機在古1區(qū)塊應用，平均系統(tǒng)效率11.5%，百米噸液耗電2.0kWh；庚辰低轉速電機應用兩個區(qū)塊，平均系統(tǒng)效率10.8%，百米噸液耗電2.2kWh；利普電機應用三個區(qū)塊，平均系統(tǒng)效率7.9%，百米噸液耗電2.5kWh；大豐電機應用兩個油田，平均系統(tǒng)效率6.6%，百米噸液耗電2.6kWh。同一種節(jié)能拖動裝置不同的區(qū)塊系統(tǒng)效率相差也較大，如利普電機在杏西外擴和他拉哈區(qū)塊系統(tǒng)效率分別為15.0%和14.7%，而在古109區(qū)塊僅有4.9%，主要是產量低。

1.2 在古1區(qū)塊開展電機對比試驗

采油九廠在古1區(qū)塊開展了電機對比試驗，該區(qū)塊單井產能預測從1.0～4.0t不等，共選用了三種電機進行對比。

一是選用了永磁電機。永磁電機是全封閉自冷式電機。其節(jié)能原理是：稀土永磁同步電動機穩(wěn)定運行在同步轉速，與異步電動機相比沒有轉差損耗；使用稀土永磁材料激磁，提高了功率因數，定子電流減小，銅損降低，提高了電動機效率，針對抽油機的負荷特點，提高了低負荷區(qū)（50%以下）的電動機效率，同步電動機在負載變化和電網電壓波動時，不存在速度波動，沒有機械過渡過程的損耗。優(yōu)點是該電機具有啟動轉矩大、過載能力強、效率高、功率因數高等特點。缺點是啟動電流大，單速調沖次不方便；

二是雞西庚辰一體化拖動裝置。該系列電機是與抽油機配套使用的節(jié)能電機，優(yōu)點是該電機具有啟動轉矩大，運行平穩(wěn)，主要用于低產井，轉速237轉/分，轉矩達到34.97kNm，最低沖次可達到每分鐘1～1.5次。缺點是散熱器一旦損壞，整個電機易被燒毀，無法修復；

三是選用承德司達一體化拖動裝置。該系列電機是雙速高轉差率節(jié)能電機，節(jié)能原理：一是CJT裝置優(yōu)良的起動性能和軟特性能夠用較小容量取代較大容量的普通電動機，固定損耗減少。二是設計使CJT的高效區(qū)向輕負荷時偏移且比較平坦，盡管CJT 的額定效率不如普通電動機高，在抽油機上運行時卻具有高的平均效率。三是CJT裝置與抽油機合理匹配，克服“大馬拉小車”現象，工作熱電流降低、功率因數提高，無功功率和線損降低。四是通常抽油機存在發(fā)電現象，CJT 裝置的軟特性可大大減少乃至消除發(fā)電狀態(tài)，不僅降低對供電容量的需求，充分發(fā)揮電動機的能力，也減少能量無益吞吐過程中的損耗。優(yōu)點是啟動轉矩大，為電機額定轉矩的2.75～3.4倍，啟動電流小，為電機額定電流的3.5～5.54倍，具有較大的速度變化范圍，方便現場調參，現場適應性強。

該區(qū)塊所用電機耗電和系統(tǒng)效率測試結果可知，承德司達雙速電機單井日耗電為74.4kW，噸液百米耗電為2.0kW，系統(tǒng)效率為11.5%；大慶永磁電機單井日耗電為63.3kW，噸液百米耗電為2.3kWh，系統(tǒng)效率為11.7%；雞西低轉速電機單井日耗電為82.8kWh，噸液百米耗電為2.9kWh，系統(tǒng)效率為9.2%。從噸液百米耗電看，承德司達雙速電機最低，雞西低轉速電機日耗電最高，大慶永磁電機居中；從系統(tǒng)效率方面看，大慶永磁電機系統(tǒng)效率最高，雞西低轉速電機最低。該區(qū)塊使用節(jié)能電機平均系統(tǒng)效率為10.9%。

2 伺服電機在外圍油田的應用情況

伺服拖動系統(tǒng)主要由帶編碼器的稀土永磁同步伺服電機和交流伺服控制器兩大部分組成。伺服電機也稱執(zhí)行電機，它具有一種服從控制信號的要求而動作的職能，在控制信號來到之前，轉子靜止不動；信號來到之后，轉子立即轉動；當信號消失，轉子能即時自行停轉。

2.1 技術特點

與永磁電機相比，伺服電機具有以下特點：

2.1.1 平穩(wěn)啟動、消除震動

從根本上解決了永磁電機啟動困難的問題。變速箱和電動機的扭矩和輸入功率變化趨于平緩，大大降低了機械沖擊負載對機、桿、泵、變速箱的疲勞損傷，延長設備使用壽命。

2.1.2 精確控制，節(jié)能最大化，消除退磁的可能性

交流伺服控制系統(tǒng)采取閉環(huán)控制，在電機軸上安裝高精度編碼器，把轉子轉角信息實時反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據電機轉子磁場角度控制三相電流，使定子三相線圈合成磁場方向與轉子磁場方向垂直并且精確同步，最大限度利用電流產生轉矩，實現了電機精確的磁電控制，以達到節(jié)能最大化，于此同時從根本避免了永磁電機應用過程中退磁的可能性。

從以上兩點可以看出伺服電機在保持永磁電機節(jié)能的基礎上較好的克服了其自身無法克服的缺點。

2.2 伺服電機應用情況

經過近3個月的使用，伺服電機存在的管理問題從表面上看是由于不平衡引起的，但是從本質上應該歸于泵況問題，反應出了伺服電機對泵況的要求比較嚴格。由于伺服電機的這種特性，建議在含蠟量高、油稠的井或者區(qū)塊不采用伺服電機，否則會出現經常性的不平衡現象。經常性的洗井，除了會對油層本身造成污染外也增加了洗井費用，失去了應用伺服電機的意義，會對正常的生產會造成的影響。

對于伺服電機在油田的應用，現在只是開始，伺服電機帶給我們的是一種智能化的理念，它的價值不只是體現在節(jié)能方面。

（1）從齊家北使用情況來看，伺服電機克服了三相異步電機和稀土永磁電機自身無法避免的缺點，同時有具備常規(guī)電機無法比擬的優(yōu)勢，節(jié)省了大量的人力、物力和財力，完全可以滿足生產的需求，并且能取得較好的節(jié)能效果；

（2）由于伺服電機對泵況比較敏感，這給生產管理提出了更高的要求；

（3）伺服電機在油田有著更廣闊的應用前景。

大慶油田特別是外圍油田在開發(fā)的全過程中，一直嚴格貫徹著“節(jié)能降耗、少投入多產出”的原則，也在堅持不懈地進行著各種節(jié)能嘗試，以節(jié)能目標帶動技術進步，我們會繼續(xù)關注油田中的各項節(jié)能舉措。