劉新村

摘要：隨著油田多年高強度開發(fā)，整裝高效油田已基本開發(fā)完畢，產(chǎn)能建設(shè)逐步向低滲、低效的難動用儲量延伸，與此同時老油田由于長期持續(xù)開發(fā)區(qū)塊產(chǎn)能逐步遞減，導(dǎo)致低產(chǎn)低液井不斷增加，地面拖動裝置的“最大匹配度”配置與油井動態(tài)、低沖次的矛盾日趨凸顯。

關(guān)鍵詞：四象限調(diào)速;直流電機;低滲。

一、產(chǎn)品開發(fā)可行性

我們對油田開發(fā)現(xiàn)狀及再用拖動系統(tǒng)基本狀況進行了充分調(diào)研，當(dāng)前油田開發(fā)與拖動系統(tǒng)存在如下突出矛盾：

1.老油田隨著多年的高強度開發(fā)地層能量不斷降低，油井產(chǎn)液也趨于減少，這就導(dǎo)致油田低液井所占比重不斷加大;

2.目前正常運行的低液井井下普遍使用Φ44有桿泵，按照公式（排量Qt=1440×D2×S×n×π/4）可以得到12型游粱機沖次為1次的情況下，Φ44有桿泵油管泵的理論排量為9.19方/日。低液井配備的電機通常不具備調(diào)速功能，降低沖次只能通過更換皮帶輪，沖次很難降至1次以下，拖動系統(tǒng)與油井沖次需求匹配性差，造成油井運行能耗高，噸液單耗達到采油廠平均水平的5.4倍。

3.雖然目前有能夠無極調(diào)速的抽油機拖動系統(tǒng)，但由于低液井普遍井深較大，運行提升負荷大需要的扭矩大，而目前的具備調(diào)速功能的抽油機拖動系統(tǒng)存在以下問題：

1）普通電機配變頻柜的拖動系統(tǒng)

2）1000轉(zhuǎn)開關(guān)磁阻電機

4.部分油井因供液能力與投產(chǎn)之初發(fā)生了很大的變化造成油井產(chǎn)液明顯降低或?qū)τ途a(chǎn)能判斷偏差，油井產(chǎn)液低井筒與抽油機運行矛盾突出，油井運行不平衡的問題普遍存，部分油井平衡塊已加至四塊并調(diào)到頭仍不平衡，導(dǎo)致油井燒皮帶頻繁，井筒管柱問題頻發(fā)，大幅增加了職工的勞動強度和日常運維成本。

5.對于低液低效益井實施間開是目前主要的提效保效措施，但由于油井產(chǎn)液低對于管線長、油品物性差和周邊綜治環(huán)境差的油井，實施間開會導(dǎo)致頻繁處理管線和存在油井設(shè)施被盜的風(fēng)險，而不間開油井正常運行又沒有效益甚至是負效益，開發(fā)矛盾突出。

針對目前油田開發(fā)的主要矛盾，研發(fā)一種能夠廣泛適用油井各類沖次運行條件，有效壓減油井運行過程中的電能流失環(huán)節(jié)，整合優(yōu)化叢式井臺各單體拖動裝置，全面解決以上諸多矛盾勢在必行。

二、產(chǎn)品介紹

（一）動力部分介紹

為適應(yīng)油田普遍存在的低液、低效井高效運行的需求，研發(fā)了低轉(zhuǎn)速、大扭矩抽油機拖動系統(tǒng)。

1.新型四象限調(diào)速高效電機

在充分對比各類電機性能和功能的基礎(chǔ)上，確定了以目前具有良好調(diào)速、節(jié)能和適應(yīng)性的開關(guān)磁阻電機為基礎(chǔ)，進行適應(yīng)性改造和提升。改造后的四象限調(diào)速高效直流電機具備了如下特性：

（1）效率高，節(jié)能效果好。與直流調(diào)速、串級調(diào)速、電磁調(diào)速等系統(tǒng)相比，SRD節(jié)電效果更明顯。

（2）起動和運行轉(zhuǎn)矩大，能夠有效適應(yīng)各種沖次條件下的持續(xù)穩(wěn)定運行需求;

3）可頻繁正、反轉(zhuǎn)，頻繁起動、停止，電動車等應(yīng)用場合;

（4）起動電流小，避免了對蓄電池的沖擊，在整個工作范圍內(nèi)，其起動電流小于額定電流;

（5）電機結(jié)構(gòu)簡單、堅固、制造工藝簡單，成本低。工作可靠，能適用于各種惡劣、高溫甚至強振動環(huán)境，不存在直流永磁電機的退磁現(xiàn)象;

（6）性能穩(wěn)定故障率低，對油田生產(chǎn)適應(yīng)性強。

（二）系統(tǒng)部分介紹

1.低速高效控制系統(tǒng)

為有效實現(xiàn)油井低沖次高效平穩(wěn)運行的需求，我們研發(fā)了全新的電機配套高效智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有以下特性：

（1）無極寬域、高效平穩(wěn)調(diào)速。系統(tǒng)根據(jù)油田油井沖次需求能夠?qū)崿F(xiàn)對電機1-1000RPM的無極平穩(wěn)調(diào)速，能夠無縫隙滿足各類油井的生產(chǎn)沖次需求。

（2）余電回收，有效提升系統(tǒng)電能綜合利用效能。自主研發(fā)了余電智能識別、整流、存儲和利用控制模塊并配備了高性能電容，確保電機在運行過程中，處于不平衡狀態(tài)時產(chǎn)生的自發(fā)電能夠全部被收集并利用掉。

（3）自平衡系統(tǒng)，有效優(yōu)化油井運行狀態(tài)。系統(tǒng)通過與電機的智能配合，通過電機反向發(fā)電將油井不平衡的動勢能高效轉(zhuǎn)化成電能并儲存利用掉，建立了有效的能量轉(zhuǎn)換閉環(huán)，對抽油機形成有效的動態(tài)自平衡牽制力，降低了設(shè)備故障率和成本投入。

（4）叢式井臺智能群控系統(tǒng)

在對目前油田廣泛存在的叢式井臺供電、拖動系統(tǒng)及再用直流母線技術(shù)產(chǎn)品現(xiàn)狀進行廣泛調(diào)研和分析的基礎(chǔ)上，研發(fā)了叢式井臺智能群控系統(tǒng)。

（三）效益評估

本系統(tǒng)在油田的應(yīng)用將在以下幾個方面產(chǎn)生效益：

1.減少油井拖動裝置電量，降低電費成本投入。

2.通過井群內(nèi)電機自發(fā)電的存儲和再利用，能夠有效減少單井電量投入10%以上，這樣每1000KVA電量，年減少電量100KVA;

3.對于低液井，通過對油井工況的自動優(yōu)化、實施，確保每口單井的最優(yōu)化運行，可實現(xiàn)單井節(jié)電率35%，按照每口單井日耗電180KVA/D，單井年節(jié)電22680KVA;

4.本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對油井的無級便捷調(diào)速功能，單個員工5分鐘內(nèi)就能完成單井調(diào)參操作，而四化完善的油井監(jiān)控室內(nèi)就能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離油井調(diào)參，對比傳統(tǒng)的換皮帶輪操作，極大的節(jié)約了人力、物力，與當(dāng)前分公司改革增效的總體要求能夠很好的匹配起來。

5.本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對抽油機的自平衡功能，在有效減少一線員工調(diào)整平衡工作量的同時，能夠進一步優(yōu)化抽油機和油井井筒設(shè)備、設(shè)施始終保持在平穩(wěn)、均衡的運行狀態(tài)，確保了油井設(shè)備、設(shè)施的長效運行。

6.本系統(tǒng)通過實現(xiàn)油井的低沖次運行，能夠有效降低油井各環(huán)節(jié)設(shè)備設(shè)施的運行磨耗，提升運行時長。如通過本系統(tǒng)將產(chǎn)液在5噸以內(nèi)的油井沖次由1.5次（目前拖動設(shè)備能夠調(diào)整的最低限）調(diào)整至1次，將增加延長油井1/3的作業(yè)周期，同時也大幅減少抽油機等設(shè)備的磨耗。間接經(jīng)濟效益十分可觀。

7.本系統(tǒng)具有良好的自平衡功能，能夠有效的改善油井的運行狀況，從而有效延長抽油機、皮帶等設(shè)備、設(shè)施的運行壽命，降低維護成本和人工投入。同時，能夠有效減少因設(shè)備運行狀態(tài)不穩(wěn)定造成的油井井筒設(shè)施故障;

8.本系統(tǒng)通過電能的最優(yōu)化分配，能夠?qū)ν_井變壓器裝配容量壓減40%以上，從而大幅降低同臺井配電設(shè)施投入費用，同時也能夠降低農(nóng)網(wǎng)油井的利調(diào)電費。

通過以上評測，該系統(tǒng)能夠很好的滿足當(dāng)前油田油井實際生產(chǎn)需求，技術(shù)先進、運行效能高、投入成本較低，系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用勢必將為油田改革創(chuàng)新提供助力。