丛式井组抽油机集中控制装置节能效果分析

摘 要：通过对丛式井组抽油机进行节能改造，提高井组抽油机井配电质量、提高抽油机系统效率，从而降低抽油机地面能耗，使井组达到集中控制综合节能的目的，为优化油井工作参数、提高系统效率提供了技术保障。

关键词：节能；丛式井组；效果分析；效益

前言：油田生产的主要动力都消耗在电能上，抽油机又是油田生产的耗电大户，由于低渗透油藏的特点，大部分抽油机效率很低，造成了十分严重的能源浪费。因此需要高功效、高节能的抽油辅助设备，减少电能在抽油机上的浪费，提高抽油机工作效率。针对抽油机运载时效率低，功率因数低等问题，长庆环江油田、西峰油田通过在丛式井组安装抽油机集中控制节能装置，使电动机的效率提高，实现智能调参，达到了节能降耗、实现成本控制的目的。

一、丛式井组抽油机集中控制装置

（一）结构和技术规格

CQ-YQY型丛式井组抽油机集中控制节能装置设计采用一个柜体内装多台全矢量控制变频器，组成一个可分别控制多台抽油机启动、停止、无级调系统，可替代原有井场多台抽油机配电控制箱。丛式井组抽油机集中控制节能装技术规格见表1。

（二）工作原理

CQ-YQY型丛式井组抽油机集中控制节能装置，针对长庆“三低”油田丛式井组开发的特点，集成应用了共直流母线、无级变频调参、软启动、动态功率因数补偿、动态调功五项节能技术，实现对油井生产参数的优化，大幅度降低抽油机运行时的无功损耗、减少抽油机启动过程中的机械冲击、提高电机的功率因数、提高电网的经济运行效率，客观上起到了电网“增容”的效果。

（三）丛式井组抽油机集中控制装置特点[1]

1）共直流母线技术。抽油机属位能性负载，在一个冲程周期运动中，过程中的某一段时间内一定会出现电动机处于再生制动工作状态（发电状态），尤其当配重不平衡时，在抽油机工作的冲程周期中，电动机的再生制动工作状态尤为严重，以往这些发出来的电能用在电动机的发热上及线损上，或是通过电阻发热或回馈电网而白白浪费掉了，无法加以利用。针对这种情况采用共直流母线技术将多台抽油机的控制变频器共用一台整流器，将其直流母线并联在一起，可实现抽油机在下冲程运行时，将所发电能贮存在变频器电容中，以供给其它抽油机使用。

2）无级变频调参技术。应用无级变频调参技术实现抽油机上冲程快，降低了泵的漏失，下冲程慢，提高了泵的充满度，从而提高泵效，可根据油井的实际供液能力，动态调整抽油速度，达到提高泵效、节能降耗目的。

3）软启动控制技术。抽油机工频运行时，电动机全压启动，启动电流是额定电流的3～7倍，这势必会对电动机和供电电网造成严重的冲击，导致对电网容量要求过高，而且启动时对设备产生的大电流和震动对设备运行极为不利，直接影响设备的使用寿命。应用全矢量控制型变频器的低频转矩提升技术，使频率从零开始逐渐增大到50 H z，而转矩保持在电动机启动转矩的150%。启动电流低于额定电流，这样不但减少了电动机启动对电网的冲击更重要的是减轻了电网及变压器的负担，降低了线损。

4）动态功率因数补偿技术。动态功率因数补偿技术根据电动机的运行状态来改变输出，将所有电能都用来做有用功，使无功功率趋近于零，抽油机启动输入功率大大降低，匹配电动机额定功率可降低一档。功率因数从工频运行时的0.4左右，提高到变频运行的0.9以上，减少了线损，降低了电网及变压器的负荷，可挖掘出大量的电网“扩容”潜力。

5）动态调功技术。根据电动机负载电流的变化，自动改变加在电动机上的端电压。即负载轻、电流小，加在电动机上的端电压就小，电动机功率就小。达到根据油井负载变化，动态调整电动机功率。

二、应用效果分析

对环江油田罗38-8、西峰油田桐299-18两个区块（低渗透油层）的两个丛式井组使用抽油机集中控制节能装置前后效果进行对比测试（表2），发现使用抽油机集中控制节能装置之前系统效率平均提高1.67%，有功节电率平均为15.23%。

三、经济效益分析

通过对比测试，使用抽油机集中控制节能装置较之前节电效果显著。

1）直接经济效益。安装该节能装置后，单井日节电14kW・

h，每年按350d计算，单井年累计节电0.49×104kW・h，折合标煤1.64t。每度电按0.7元计算，则单井年节约费用3430元。

2）社会效益。实现抽油机的数字化智能控制，提高了管理水平和生产效率，适应长庆油田有质量有效益可持续发展建设的需求。

四、结束语

环江油田和西峰油田应用抽油机集中控制节能装置，有效地解决了低渗透油田油井设备负载率低、能耗高的问题。该技术的应用提高了抽油机系统效率和电机的有功功率，实现了节能、增效、智能调参的目的。

参考文献：

[1] 刘一山 等.丛式井组抽油机智能调参节能技术研究与应用[J].石油石化节能，2012，（11）：1-2.