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叢式井組抽油機(jī)集中控制裝置節(jié)能效果分析

2014-08-27 22:28:10周杰劉凱敏楊琪張慶豐李葉鵬李瑞芳
企業(yè)導(dǎo)報 2014年10期
關(guān)鍵詞:效果分析節(jié)能效益

周杰 劉凱敏 楊琪 張慶豐 李葉鵬 李瑞芳

摘 要:通過對叢式井組抽油機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造,提高井組抽油機(jī)井配電質(zhì)量、提高抽油機(jī)系統(tǒng)效率,從而降低抽油機(jī)地面能耗,使井組達(dá)到集中控制綜合節(jié)能的目的,為優(yōu)化油井工作參數(shù)、提高系統(tǒng)效率提供了技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞:節(jié)能;叢式井組;效果分析;效益

前言:油田生產(chǎn)的主要動力都消耗在電能上,抽油機(jī)又是油田生產(chǎn)的耗電大戶,由于低滲透油藏的特點,大部分抽油機(jī)效率很低,造成了十分嚴(yán)重的能源浪費。因此需要高功效、高節(jié)能的抽油輔助設(shè)備,減少電能在抽油機(jī)上的浪費,提高抽油機(jī)工作效率。針對抽油機(jī)運載時效率低,功率因數(shù)低等問題,長慶環(huán)江油田、西峰油田通過在叢式井組安裝抽油機(jī)集中控制節(jié)能裝置,使電動機(jī)的效率提高,實現(xiàn)智能調(diào)參,達(dá)到了節(jié)能降耗、實現(xiàn)成本控制的目的。

一、叢式井組抽油機(jī)集中控制裝置

(一)結(jié)構(gòu)和技術(shù)規(guī)格

CQ-YQY型叢式井組抽油機(jī)集中控制節(jié)能裝置設(shè)計采用一個柜體內(nèi)裝多臺全矢量控制變頻器,組成一個可分別控制多臺抽油機(jī)啟動、停止、無級調(diào)系統(tǒng),可替代原有井場多臺抽油機(jī)配電控制箱。叢式井組抽油機(jī)集中控制節(jié)能裝技術(shù)規(guī)格見表1。

(二)工作原理

CQ-YQY型叢式井組抽油機(jī)集中控制節(jié)能裝置,針對長慶“三低”油田叢式井組開發(fā)的特點,集成應(yīng)用了共直流母線、無級變頻調(diào)參、軟啟動、動態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償、動態(tài)調(diào)功五項節(jié)能技術(shù),實現(xiàn)對油井生產(chǎn)參數(shù)的優(yōu)化,大幅度降低抽油機(jī)運行時的無功損耗、減少抽油機(jī)啟動過程中的機(jī)械沖擊、提高電機(jī)的功率因數(shù)、提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運行效率,客觀上起到了電網(wǎng)“增容”的效果。

(三)叢式井組抽油機(jī)集中控制裝置特點[1]

1)共直流母線技術(shù)。抽油機(jī)屬位能性負(fù)載,在一個沖程周期運動中,過程中的某一段時間內(nèi)一定會出現(xiàn)電動機(jī)處于再生制動工作狀態(tài)(發(fā)電狀態(tài)),尤其當(dāng)配重不平衡時,在抽油機(jī)工作的沖程周期中,電動機(jī)的再生制動工作狀態(tài)尤為嚴(yán)重,以往這些發(fā)出來的電能用在電動機(jī)的發(fā)熱上及線損上,或是通過電阻發(fā)熱或回饋電網(wǎng)而白白浪費掉了,無法加以利用。針對這種情況采用共直流母線技術(shù)將多臺抽油機(jī)的控制變頻器共用一臺整流器,將其直流母線并聯(lián)在一起,可實現(xiàn)抽油機(jī)在下沖程運行時,將所發(fā)電能貯存在變頻器電容中,以供給其它抽油機(jī)使用。

2)無級變頻調(diào)參技術(shù)。應(yīng)用無級變頻調(diào)參技術(shù)實現(xiàn)抽油機(jī)上沖程快,降低了泵的漏失,下沖程慢,提高了泵的充滿度,從而提高泵效,可根據(jù)油井的實際供液能力,動態(tài)調(diào)整抽油速度,達(dá)到提高泵效、節(jié)能降耗目的。

3)軟啟動控制技術(shù)。抽油機(jī)工頻運行時,電動機(jī)全壓啟動,啟動電流是額定電流的3~7倍,這勢必會對電動機(jī)和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊,導(dǎo)致對電網(wǎng)容量要求過高,而且啟動時對設(shè)備產(chǎn)生的大電流和震動對設(shè)備運行極為不利,直接影響設(shè)備的使用壽命。應(yīng)用全矢量控制型變頻器的低頻轉(zhuǎn)矩提升技術(shù),使頻率從零開始逐漸增大到50 H z,而轉(zhuǎn)矩保持在電動機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩的150%。啟動電流低于額定電流,這樣不但減少了電動機(jī)啟動對電網(wǎng)的沖擊更重要的是減輕了電網(wǎng)及變壓器的負(fù)擔(dān),降低了線損。

4)動態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償技術(shù)。動態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償技術(shù)根據(jù)電動機(jī)的運行狀態(tài)來改變輸出,將所有電能都用來做有用功,使無功功率趨近于零,抽油機(jī)啟動輸入功率大大降低,匹配電動機(jī)額定功率可降低一檔。功率因數(shù)從工頻運行時的0.4左右,提高到變頻運行的0.9以上,減少了線損,降低了電網(wǎng)及變壓器的負(fù)荷,可挖掘出大量的電網(wǎng)“擴(kuò)容”潛力。

5)動態(tài)調(diào)功技術(shù)。根據(jù)電動機(jī)負(fù)載電流的變化,自動改變加在電動機(jī)上的端電壓。即負(fù)載輕、電流小,加在電動機(jī)上的端電壓就小,電動機(jī)功率就小。達(dá)到根據(jù)油井負(fù)載變化,動態(tài)調(diào)整電動機(jī)功率。

二、應(yīng)用效果分析

對環(huán)江油田羅38-8、西峰油田桐299-18兩個區(qū)塊(低滲透油層)的兩個叢式井組使用抽油機(jī)集中控制節(jié)能裝置前后效果進(jìn)行對比測試(表2),發(fā)現(xiàn)使用抽油機(jī)集中控制節(jié)能裝置之前系統(tǒng)效率平均提高1.67%,有功節(jié)電率平均為15.23%。

三、經(jīng)濟(jì)效益分析

通過對比測試,使用抽油機(jī)集中控制節(jié)能裝置較之前節(jié)電效果顯著。

1)直接經(jīng)濟(jì)效益。安裝該節(jié)能裝置后,單井日節(jié)電14kW·

h,每年按350d計算,單井年累計節(jié)電0.49×104kW·h,折合標(biāo)煤1.64t。每度電按0.7元計算,則單井年節(jié)約費用3430元。

2)社會效益。實現(xiàn)抽油機(jī)的數(shù)字化智能控制,提高了管理水平和生產(chǎn)效率,適應(yīng)長慶油田有質(zhì)量有效益可持續(xù)發(fā)展建設(shè)的需求。

四、結(jié)束語

環(huán)江油田和西峰油田應(yīng)用抽油機(jī)集中控制節(jié)能裝置,有效地解決了低滲透油田油井設(shè)備負(fù)載率低、能耗高的問題。該技術(shù)的應(yīng)用提高了抽油機(jī)系統(tǒng)效率和電機(jī)的有功功率,實現(xiàn)了節(jié)能、增效、智能調(diào)參的目的。

參考文獻(xiàn):

[1] 劉一山 等.叢式井組抽油機(jī)智能調(diào)參節(jié)能技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能,2012,(11):1-2.

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