降低单井电量计量误差的措施与途径

朱益飞杨 梅朱 海 戴剑飞

1.中国石化胜利油田分公司 孤东采油厂 （山东 东营 257237）

2.中国石化胜利油田分公司 技术检测中心 （山东 东营 257000）

降低单井电量计量误差的措施与途径

朱益飞1杨 梅1朱 海1戴剑飞2

1.中国石化胜利油田分公司 孤东采油厂 （山东 东营 257237）

2.中国石化胜利油田分公司 技术检测中心 （山东 东营 257000）

结合油田生产实际，分析了影响单井电量计量误差的主要因素，提出了降低计量误差的措施与途径，并对实施效果进行了分析，经济效益和社会效益显著。

单井 电量 计量误差 措施

目前胜利油田孤东采油厂有机械采油井2 600多口，采油厂机采系统效率36%左右以及油井功率因数在0.7左右徘徊，全厂低效率井 （系统效率＜25%）约占油井总数的18%。为做好单井生产成本考核，加强单井用能分析，降低吨油生产能耗，采油厂从20世纪90年代末开始，相继给各油井安装了电量计量仪表，每日在录取单井产量的同时，读取各单井的日用电量，以便更好地开展单井用电分析和单井成本考核，及时跟踪单井的产量变化情况。从近几年测试情况来看，油井电量统计数据与现场测试数据相对比存在较大电量计量误差 （平均电量计量误差达到3%以上，单井电量计量误差达到10%以上的油井约占测试总数的1/3），这对开展油井用电分析和单井考核产生很大影响。为此，我们在调查研究的基础上，提出了《降低单井电量计量误差的措施与途径》这一重要的研究课题。

1 影响单井电量计量误差的因素分析

我们通过现场调研、问题分析、数据统计等方法寻找症结问题，对影响单井电量计量误差的因素进行了分析。2010年全厂抽油机能耗测试数据中，对318台测试电量与电表统计电量对比造成单井电量计量误差大的原因进行调查分析。表1为2010年孤东采油厂机采系统效率测试测试电量与电表统计电量对比情况统计表。

表1 2010年采油厂机采系统效率测试测试电量与电表统计电量对比情况统计表

通过研究分析，找出产生单井电量计量误差的影响因素，主要有以下几个方面：

（1）单井电能表计量准确度低。通过对目前在用的全厂2 600余块单井电量计量仪表计量准确度进行检查和调查统计分析。经现场检查和统计调查98%的电能表单独安装在计量箱内，电能表密封性能良好，不易受到风沙的干扰；2%的电能表安装在油井控制箱外，虽易受到风沙的干扰，但电能表自身密封良好。现场在用大多数电能表计量准确度为2.0级，部分为2.5级，电能表计量准确度低，影响计量结果准确性。

（2）电能表选型不合理。通过对2010年测试数据进行分析，发现有189台抽油机存在不平衡问题，而不平衡抽油机均存在倒发电现象；对现场在用电能表型号进行现场调查，均为DT862系列三相四线有功电能表，这些机械电能表不适合倒发电油井的电量计量。

（3）倒发电干扰。经现场试验和室内实验表明，倒发电干扰对机械式电能表计量误差有较大影响，抽油机倒发电量越大，对机械式电能表计量误差的影响也就越大，而对电子式电能表影响较小，几乎可忽略。

（4）单井电能表周期标定难度大。由于油井电能表使用数量大，又在野外工作，电能表离线送检工作量大，油井电能表超期使用现象普遍存在，造成单井电量计量误差大。造成单井电能表周期标定难度大的主要原因是传统的电能表周期标定是采用离线标定，由于采油厂油井数量大，采用定期离线标定一方面需要大量的备用电能表；另一方面，单井电能表离线定期标定需要油井停井作业，这对原油产量任务重的采油厂来说本来产量就很紧张，仅仅是为了解决电能表的定期标定问题而大面积停井作业是不现实的。

（5）谐波干扰。目前胜利油田孤东采油厂油井用各种节能控制变频设备已达659台，其良好的节能效果和优良的调速控制性能已成为油田开发生产的重要设备资源，但由于变频器在输入回路中产生的高次谐波电流，对供电系统、负载及其他邻近电气设备产生干扰，尤其是在高精度仪表、微电子控制系统等应用中，谐波干扰问题尤为突出。经对油井变频设备使用较多的线路现场监测，主要存在3次、5次、7次和9次谐波信号，其中3次和5次谐波尤为突出。油井电网谐波的存在会对传统有功电能表计量产生较大影响，由于存在电网谐波干扰污染，则会导致电能表计量值严重偏低。

2 降低计量误差的措施与途径

针对影响产生单井电量计量误差的主要因素，提出降低计量误差的主要措施与途径：

（1）逐步更新单井电量计量仪表。目前，采油厂在用的单井电量计量仪表以机械式2.5级或2.0级DT862－2型三相四线有功电能表为主，使用年限长，计量准确度低。选用1.0级的DTS634型三相四线电子式有功电能表逐步淘汰在用的2.5级或2.0级DT862－2型三相四线有功电能表。同时，对新上油井电量计量仪表要求全部采用1.0级的DTS634型三相四线电子式有功电能表。主要解决单井电量计量准确度低的问题。

经检查，全厂已实施淘汰更新在用的2.5级或2.0级DT862－2型三相四线有功电能表200块。实施后单井电量计量仪表的计量准确度由原来的2.5级或2.0级提高到1.0级，达到测试技术标准要求。

（2）选择合适型号的电能表。为了解决抽油机不平衡对油井电量计量仪表计量误差的影响，我们在广泛开展调查研究的基础上，提出了采用三相四线电子式有功电能表替换机械式三相四线有功电能表的技术改进方案。对抽油机测试中发现的不平衡油井原使用的DT862系列机械式三相四线有功电能表进行淘汰，改用合适的DTS634型三相四线电子式有功电能表，以解决了油井电量计量仪表选型不合理的问题。对于采用变频控制存在一定谐波信号干扰的油井，宜采用DT862系列机械式三相四线有功电能表。

经检查，采用DTS634型三相四线电子式有功电能表与采用DT862系列机械式三相四线有功电能表相比，油井电量计量误差明显减小，取得了很好的改进效果。

（3）加强油井平衡管理。实验表明，抽油机运行不平衡，既会增加能耗，影响抽油机设备的使用寿命，又会产生倒发电现象，而且抽油机运行不平衡越严重，其产生的倒发电量也将越大。对于现场在用的DT862系列机械式三相四线有功电能表来说，抽油机产生倒发电量越大，对电能表电量计量的干扰也就越大，就会产生更大的计量误差。因此，要消除抽油机倒发电对机械式电能表的干扰，关键在于解决抽油机运行的不平衡问题。通过加强油井平衡管理，及时调整抽油机平衡度，提高油井抽油机运行平衡率，从而避免抽油机倒发电干扰，提高电量计量准确度。同时，对抽油机平衡块已调整到仍未达到平衡要求的，不能消除抽油机倒发电干扰的油井，实施电子式电能表替代机械式电能表的技术措施。

经检查，通过实施强化油井平衡管理，2011年1～8月份，抽油机运行不平衡问题得到有效改善，不平衡油井数量与去年同期对比减少了37台。同时，对不平衡油井实施更新计量仪表措施，油井电量计量误差明显减小，取得了很好的改进效果。

（4）改进标定方法，改离线标定为在线标定。目前采油厂在用的2 600余块油井计量电能表，除电能表使用前进行入厂检定外，只有在2006年初对其中的2 100块电能表进行过大规模集中离线标定和调修。由于油井电能表数量大，且离线检定电能表拆装需要油井停井作业，将直接影响到采油厂产量的完成，所以油井电能表周期标定一直是一个老大难问题。为此，我们提出了利用0.1级的WT-5103Ⅰ多功能电能表现场标定仪对现场有功电表进行在线标定的技术方案，优先实施对单井电量计量误差大的电能表进行在线标定和调修，以解决电能表的周期标定难问题，提高计量准确度，将电能表计量误差控制在仪表允许误差之内。

（5）改进谐波抑制措施。目前，胜利油田孤东采油厂油井变频控制设备有656台，采取的具体谐波抑制措施有：①检查各变频器用于抑制谐波干扰的电抗器是否良好；②适当提高变频器的载波频率。一般变频器出厂值载波频率在较低值，目的是为了减少IGBT的功耗。载波频率从2kHz提高到16kHz时，即增加8倍，功耗约增加了2～2.5倍，而发热量增加4～6倍，当载波频率提高后，输出电流波形正弦性能变好，毛刺减少，波形光滑，所以适当提高载波频率，对抑制或减少谐波有利；③为抑制变频器的发射干扰和感应干扰，抑制电动机的电压波动效应，在变频器的输出电路中调整串接电抗器，对抑制5～19次谐波效果显著；④控制电抗器上的电压降约在额定电压的3%，使谐波抑制效果为最佳。图1和图2分别为变频控制柜输入侧电压波形图和输出电压侧波形图。

采取措施后，油井用变频柜的谐波信号得到有效抑制，消除了因使用变频控制设备而引起的电网谐波污染，从而避免因谐波干扰的存在而产生油井电量计量误差。

表2 2011年1至8月采油厂机采系统效率测试测试电量与电表统计电量对比情况统计表

图1 变频控制柜输入侧电压波形图

图2 变频控制柜输出侧电压波形图

3 实施效果

（1）降低了油井电量计量误差，提高了单井电量计量准确度，有利于开展油井用电分析和单井考核。表2为2011年1～8月孤东采油厂机采系统效率测试测试电量与电表统计电量对比情况统计表。从表2可以看出，全厂单井平均电量计量误差由原来的3.01%降低到1.47%。

（2）节能效益显著提高。全厂平均机采系统效率达到41.66%，油井平均功率因数达到0.837，与去年同期相比分别提高了2.95%和0.010，取得了良好的经济效益。

（3）解决了油井电能表得不到周期标定的问题，具有良好的计量标定效益，又避免了油井电能表离线标定对油井产量的负面影响，提高了油井的生产时率，降低了生产成本，减少了油井电能表离线标定所需的拆装、运输等大工作量和重复劳动。

4 结束语

降低单井电量计量误差，提高了单井电量计量准确度，是油田开发企业深入开展精细管理工作的重要内容之一。为降低单井电量计量误差，应采取选用高准确度的电子式电量计量仪表逐年更新低准确度等级的机械式电能表；要通过加强油井抽油机平衡监测与管理，提高油井平衡度，尽量减少油井倒发电现象；通过开展油井变频器应用技术研究，强化电网谐波干扰抑制措施，避免谐波污染，以及因使用油井变频控制设备而产生电量计量误差的影响；要针对油井电能表离线标定的负面影响，应有重点、分批、定期组织开展油井电能表在线标定和现场调修，以确保电能表的实时计量准确度。

[1]朱益飞,孔庆红.电能表检定周期内超差原因分析与对策[J].计量与测试技术,2003(4):28-30.

[2]郑尧，李兆华.电量计量技术手册[M].北京:中国电力出版社,2002.

[3]刘磊,李波,周胜利,等.油田电网中谐波的危害与电能质量的测试[J].赛尔电能质量 2011(8):57-58.

Combined with the production practice in oilfields,analysis focuses on the main factors influencing the measuring errors of single well electricity.Then some measures and approaches to reduce the measuring errors are put forward.Finally,through the analysis on its practical effect,it is shown that these measures have obvious economic and social benefits.

single well;electricity;measuring error;measures

朱益飞（1967-），男，现从事油田技术质量监督工作。

尉立岗

2011-09-19▌