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抽油机井系统效率测试方法与其应用

收藏本文 2024-02-24 点赞:3888 浏览:9704 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:抽油井(也称机采井,其系统称为机采系统)是胜利油田孤岛采油厂主要耗能设备,也是采油厂的耗能大户。2010年孤岛采油厂油井平均功率因数偏低,只有0.5--0.75。介绍了抽油机井系统效率测试方法。
关键词:机采系统效率测试调平衡低冲次变频
1前言
机采井是中石化胜利油田第二大采油厂孤岛采油厂主要耗电设备,是采油厂的耗电大户。2010年完成机采系统效率测试585井次,分别为常规测试、节能四新项目对比测试及技改项目对比测试等。根据测试数据统计分析,采油厂平均机采系统效率为32.9%,最高52.65%,最低5.52%,10%以下井25口,效率为10%-20%井89口,效率为20%-30%井298口,效率为30%以上井149口。
前期采油厂经过永磁电机配套变压器改造、机采井优化设计及节能技术改造等项目,机采系统效率已达到胜利油田较高水平,但仍有部分区块由于产能不足,液量低等原因,导致系统效率较低,机采系统仍有很大节能潜力。
2抽油机井系统效率测试方法

2.1现场测试

目前机采井系统效率测试主要分为电参数测试及示功图测试,两种测试同时进行。其目的主要是测试输入功率及光杆功率,计算地面效率、井下效率及系统效率。

2.2测试数据采集及分析

测试电参数,测试时间3分钟,测试参数主要有输入功率、功率因数、功率平衡度、电参数曲线图等。以KXK71-93井为例,见图1-图2。

图1 KXK71-93井电能参数曲线

图2 KXK71-93电能参数表
3机采系统评价指标及达标情况
机采系统评价指标主要有功率因数、平衡度、系统效率、百米吨液耗电等四项指标,具体测试结果见表1,石油行业机采系统评价指标见表2。
表12010年孤岛采油厂机采系统测试数据

表2石油行业机采系统评价指标

由表

1、表2可以看出,采油厂机采系统已达到或超过石油行业评价指标。

4抽油机井系统效率测试方法的现场应用

4.1调平衡试验

针对功率不平衡井进行了调平衡试验,选取了5口抽油机井进行功率平衡度调整,并在调整前后进行了测试(表3)。
表3机采系统调平衡对比分析表

此次调平衡试验5口井中,有3口井有节电效果,有2口井不节电。
2口井不节能原因:
(1)采用测试数据时间过长,抽油机工作状况发生了改变,平衡调整适用于工作状况稳定的抽油机井。
(2)分析电能参数曲线图可知,由于负功出现在曲柄转角0°及360°,此种抽油机调功率平衡度见效不大,不能有效降低负功,所以节能效果不理想(见图3)。

图3 KXK71X119电参数曲线图

4.2降低冲次

对于一些供液不足、动液面低、产能低的抽油机井对启动能力要求高,小功率电机无法正常启动。这种类型的井对冲次要求低,一般在2~3次/分左右就能满足生产要求。如果安装大功率电机,虽然满足了启动要求,但会造成大马拉小车现象,功率因数低,浪费电能。对此采油厂进行了节能技术改造,采用原电机安装中间轴方法,既满足了启动要求,也降低了冲次,改造费用也不高。2011年采油厂挑选60口抽油机进行了中间轴节能技术改造(见表4)。
表4低效机采井改造前后系统效率测试数据表

安装后中间轴工作状况稳定,由测试结果可以看出改造后节能效果较好。冲次降低了1.8次/分后,液量变化不大,不影响正常的原油生产。输入功率下降了2.49kW,单井日节电60kWh。系统效率提高了5.05%,吨液百米耗电下降了0.841kWh/hm•t,综合节电率达29.8%。该项改造取得了良好的效果,建议今后将对符合条件的抽油机井继续推广应用该项技术改造。

4.3单井变频改造

孤岛采油厂有120余口油井间隙出油,该类型的油井,在正常生产时油井液面较高,产液量也大,油井生产负荷也较大。但在间隙期时,油井液面较低,油井不产液,此时抽油机相当于空载,生产负荷极轻,电机功率因数低,抽油机平衡度低,系统效率下降快,电能浪费严重。对此,采用了单井变频技术,可实现抽油机的软起动、软停止,有效地控制电机的运行和保护电机,延长电机的使用寿命。该技术能将负功转化后回馈电网,既节约电能,也不会造成电网的污染。同时还可通过频率调整,实现抽油机生产参数的自动调整,提高抽油的负载率及负载平衡度,达到节能降耗的目的。2011年,选取了2口抽油机井进行了改造试验(表5)。
表5单井变频节电效果对比测试表

分析测试结果可知,改造后液量变化不大,输入功率下降,功率因数有了明显的提高,综合节电率分别为29.61%和4

摘自:本科论文www.udooo.com

.93%,节能效果较好。

4.4电磁调速电机改造

对采油厂在用的电磁调速电机进行了测试,在测试过程中,技术人员发现此类抽油机井输入功率高、功率因数低,致使系统效率不高,属于电机配套不合理。对82台电磁调速机的测试数据进行分析,平均输入功率11.55kW,平均功率因数0.44,系统效率只有1

3.89,改造后将有很大的节能潜力(表6)。

表6电磁调速电机统计分析表

为此,对此类抽油机井可进行永磁电机的改造,并配套使用中间轴减速器,既达到降低冲次、提高启动力矩的目的,也能提高系统效率、节能降耗的目的,改造后节电率将达20%以上。

5.5 永磁电机功率因数问题分析

在测试过程中,部分永磁电机存在功率因数过低的现象。初步分析原因可能是永磁铁退磁引起的,根据胜利油田关于永磁电机永磁铁退磁试验结果分析,目前在用的永磁电机产品质量可靠,不存在退磁问题。事实上,永磁电机工作状况主要与工作电压有关,在测试电机中有89台永磁电机功率因数低于0.85,分析其工作电压,普遍存在偏高或偏低现象。永磁电机对工作电压精度范围要求很高,必须在一定范围内。由于部分井工作状况或线路进行了改变,而电压发生了改变,所以导致永磁电机功率因数低,功耗高,工作状态不稳。
5结束语
提高机采系统效率是一项系统工程,今后要进一步加强老油田基础设施改造的力度,对能耗高、制约老油田开发水平提高的站内设施、管网、设备进行调整、更新、改造,应用先进的工艺技术和设备,提高自动化管理水平。同时,要通过实施油层改造,补充能量,完善注采关系,提高油井供液能力。
要托完整真实的测试数据,分析系统的能耗损失,找出节能降耗点,采用先进的节能新技术,才能将先进技术转化为现实生产力,产生更大的经济和社会效益。
参考文献
高革胜,李成荣,李华君,郭兰梅,李中华; 提高机采系统效率技术 [J]; 内蒙古石油化工; 2005年04期
石油工业节能技术石油工业出版社俞伯炎等2000.5
作者简介
桑福平(196

6.11-),男,工程师,长期从事节能技术工作。

注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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