機(jī)采設(shè)備個性化節(jié)電技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

宋福政（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

目前現(xiàn)場在用的機(jī)采井節(jié)能設(shè)備多種多樣，對其節(jié)能效果及適應(yīng)性需要科學(xué)的評價，尋找適合東部過渡帶機(jī)采井的更有效的節(jié)能設(shè)備和方法[1]。

1 現(xiàn)狀

X采油礦處在整個長垣構(gòu)造的邊緣，該區(qū)塊經(jīng)過水驅(qū)井網(wǎng)加密、四條帶調(diào)整及一條帶主力油層聚驅(qū)四次大的調(diào)整，2002年水驅(qū)進(jìn)入特高含水開采階段，截至2016年底，共有機(jī)采井287口，其中有抽油機(jī)井210口，電泵井49口，螺桿泵井28口。全區(qū)平均單井日產(chǎn)液45.86 t，日產(chǎn)油2.52 t，平均泵效40.23%，平均舉升高度510 m。

2 無功補(bǔ)償節(jié)電技術(shù)

針對機(jī)采井正常生產(chǎn)時電動機(jī)無功功率消耗過大，功率因數(shù)過低的情況開展了單井個性化電容補(bǔ)償試驗，取得了較好的效果。

X采油礦采取安裝無功補(bǔ)償電容器的方法來提高功率因數(shù)，在四區(qū)十隊X4-2-SP931井上進(jìn)行了單井試驗，減少無功功率的消耗。在日常的測試工作中發(fā)現(xiàn)，雖然抽油機(jī)井電動機(jī)控制箱已經(jīng)安裝了無功補(bǔ)償電容器，但由于大批量安裝，沒有針對單井的實(shí)際運(yùn)行情況設(shè)計電容器容量，普遍存在著電容欠補(bǔ)和過補(bǔ)的現(xiàn)象[2]，電容過補(bǔ)時功率因數(shù)測試情況見表1。

表1 電容過補(bǔ)時功率因數(shù)測試情況

電容欠補(bǔ)不能最好的達(dá)到提高功率因數(shù)、減少無功消耗的目的，電容過補(bǔ)又容易產(chǎn)生諧振，對電動機(jī)造成損害及污染電網(wǎng)。因此，根據(jù)機(jī)采井的運(yùn)行情況對單井進(jìn)行個性化設(shè)計電容的容量來進(jìn)行無功補(bǔ)償就顯得很有意義[3]。

X采油礦采用5 kVar、10 k Var和20 kVar三種規(guī)格的電容器，根據(jù)需要的無功補(bǔ)償量進(jìn)行組合，盡量滿足不同單井的需要，電容無功補(bǔ)償量選擇見表2。

單臺或組合后的電容與電動機(jī)采取并聯(lián)的接線方式安裝，與電動機(jī)同時投入運(yùn)行和斷開。電容接線在電動機(jī)進(jìn)線的一端，這樣在抽油機(jī)井需要停機(jī)時，斷開空氣開關(guān)后電容內(nèi)儲存的電量可通過電動機(jī)放掉，避免了誤操作傷人的隱患。

表2 電容無功補(bǔ)償量選擇

對于裝有無功補(bǔ)償電容器的井，鉗型電流互感器的電壓夾應(yīng)接在空氣開關(guān)進(jìn)線端，否則測試結(jié)果功率因數(shù)不準(zhǔn)確。如接線困難，可將鉗型電流互感器移至接觸器上方接線，避免測試時功率因數(shù)出現(xiàn)負(fù)數(shù)。

X采油礦62口井安裝容量1 170 k Var，與設(shè)計容量1 142.7 kVar基本吻合。安裝無功補(bǔ)償電容后，平均無功功率從17.67 kVar下降到3.96 kVar，功率因數(shù)從0.35升高到0.76，達(dá)到了良好的效果[4]，62口安裝無功補(bǔ)償電容井試驗數(shù)據(jù)對比見表3。

表3 62口安裝無功補(bǔ)償電容井試驗數(shù)據(jù)對比

3 潤滑介質(zhì)降黏試驗

X采油礦選取了4口抽油機(jī)井，在生產(chǎn)情況穩(wěn)定的條件下，進(jìn)行了冬季和夏季的消耗功率對比測試，冬季和夏季的抽油機(jī)消耗功率對比見表4。

從表4可以看出，4口井冬季比夏季消耗功率有較大幅度升高。而抽油機(jī)運(yùn)行時，受溫度影響較大的主要為潤滑部位，X采油礦從抽油機(jī)的減速箱齒輪潤滑油入手，來檢查潤滑油冬季與夏季的差別。發(fā)現(xiàn)齒輪潤滑油在低溫時呈糖漿狀，停機(jī)時間較長的井潤滑油呈半固體狀，黏度很大。因此，判斷齒輪油黏度的增加會對導(dǎo)致抽油機(jī)能耗的上升。

X采油礦在X5-1-30井上進(jìn)行了更換抗低溫性能較好潤滑油的試驗，該種潤滑油在較低溫度時黏度上升較小，每次測試3 min后取平均值進(jìn)行對比，來觀察消耗功率的變化情況，X5-1-30井換減速箱齒輪油前后數(shù)據(jù)對比見表5。更換后，消耗功率最高下降了0.31 kW，降幅5.8%，日節(jié)電量為7.44 k Wh，節(jié)能效果較好。但是，將抽油機(jī)井齒輪潤滑油更換為冬季抗低溫型潤滑油成本巨大，從投入產(chǎn)出比來說并不合算，因此，降低在用潤滑油黏度，成為最佳方法[5]。

表5 X5-1-30井換減速箱齒輪油前后數(shù)據(jù)對比

當(dāng)以不同比例添加降黏劑時，潤滑油黏度都會有大幅下降，同時，隨著溫度的下降，添加降黏劑的潤滑油黏度有小幅升高，但大大低于未添加降黏劑時的潤滑油黏度；當(dāng)溫度上升時，添加降黏劑的潤滑油黏度降低，并逐漸趨近于添加前潤滑油黏度。這說明該降黏劑在低溫時可起到降低潤滑油黏度的作用，而高溫時又不改變潤滑油的潤滑特性。未添加降黏劑時，無論是在用潤滑油還是新潤滑油，黏度隨溫度變化較大。添加降黏劑時，潤滑油的黏度隨溫度變化不大，且添加比例越高降黏效果越好[6-8]。從成本和效果綜合考慮，選擇1∶15的添加比例就能達(dá)到較好的降黏效果?，F(xiàn)場試驗，試驗3口井，平均節(jié)電率為8.48%，減速箱潤滑油按1∶15比例添加降黏劑效果對比見表6。

表6 減速箱潤滑油按1∶15比例添加降黏劑效果對比

4 抽油機(jī)功率法調(diào)整平衡

為了確保抽油機(jī)調(diào)平衡后更節(jié)能，X采油礦圍繞抽油機(jī)調(diào)平衡方法的缺陷問題，探索功率平衡調(diào)整新參數(shù)，提高調(diào)平衡節(jié)電效果。

表4 冬季和夏季的抽油機(jī)消耗功率對比

2018年，X采油礦對43口抽油機(jī)井進(jìn)行了功率平衡法的調(diào)整，并對調(diào)前、調(diào)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比和分析。通過現(xiàn)場應(yīng)用證明，功率法調(diào)整平衡可進(jìn)一步提高節(jié)能效果[9-10]，功率法調(diào)平衡調(diào)前調(diào)后對比見表7。

表7 功率法調(diào)平衡調(diào)前調(diào)后對比

5 結(jié)論

1）對于裝有無功補(bǔ)償電容器的井，鉗型電流互感器和電壓夾應(yīng)接在空氣開關(guān)進(jìn)線端，否則測試結(jié)果功率因數(shù)不準(zhǔn)確。如安裝井配電箱空間狹小或空氣開關(guān)上方無法接線，也可將電壓夾移至空開出線端接線，但鉗型電流互感器必須接在空開進(jìn)線端。

2）功率平衡法采用上、下沖程的平均功率進(jìn)行對比，其中包含了電動機(jī)所做負(fù)功，因此克服了電流法的缺陷。既能反映出電流的運(yùn)行情況，又能反映出電動機(jī)做正負(fù)功的情況。