温米抽油井节能系统技术改造及分析评价

汪征宇（吐哈油田技术监测中心）

温米抽油井节能系统技术改造及分析评价

汪征宇（吐哈油田技术监测中心）

针对抽油机用电负荷逐年提升，能耗与生产的矛盾日显突出，采取对低产液单井加装一体化控制柜的方法，实现对单井运行状况的实时检测、记录和远传，达到了优化控制抽油机运行的目的。在温五区块、红胡区块和米登区块选取96口低效产液抽油机井作为实施对象，测试综合节电率为17.61%，节电效果明显，性能稳定；单井综合节电率达15%以上，功率因数在0.8以上。

抽油机 节能系统 改造 评价

2008年温米采油厂对试运行的4口“H SC系列”抽油机变频控制装置进行节电效果测试评价，经测试综合节电率为17.61%，节电效果明显，性能稳定，因而向公司节能主管部门推荐使用该装置，该建议得到采纳，通过了中国石油天然气股份有限公司勘探与生产分公司审查，确定为勘探与生产分公司2010年重点节能投资项目。至2011年6月底完成在这96口抽油机井H SC一体化变频控制装置，通过单井远距离遥测控制系统，实现了机采井电能数据、设备运行参数的自动采集，并达到了远程自动调参，远程启停、监控的数字化管理功能。

1 项目节能技术改造

该节电项目建设主要包括2部分：推广应用抽油机一体化变频控制技术与远程监控，为抽油井能效监测与地面参数动态调整提供条件；建立抽油井能耗与效率实时监测分析与优化系统。

按照实施方案9月底基本完成，96套远程监控与变频控制一体化控制柜已安装调试完毕。各项参数的实时监控、系统分析软件正在调试与试运行。

1.1 抽油机变频一体化控制技术

变频调速技术的实施可实现以下功能：1）变频器软启动功能：启动时电流小，对电网冲击小，能耗降低。减小对电动机、减速箱、抽油机等机械的冲击，延长相关设备的使用寿命。软启动和降冲速可延长抽油机寿命及油井免修期20%以上。

2）变频器控制上下行程速度功能：实现设备上、下行程自动识别，从而改变抽油机上、下行程的运行速度。另外，抽油机冲速可以在1~6范围内任意调节，可使抽油机的抽汲参数对不同油井而言有不同设计。适当调节，能提高泵的充满系数，减少泵的漏失，从而提高泵效达到增产目的。冲速的任意调节，还可不停机调节产量，解决了因更换皮带轮调速造成的停产，从而提高了生产效率。

3）分段转速控制功能：通过变频器对抽油机转速进行调节，根据抽油机的特殊工况，把转速控制细化为上冲程转速和下冲程转速分段控制，可实现上冲程时电动机工作在50H z，下冲程电动机工作在20～30H z，达到快提慢放功能，从而降低漏失，提高泵效。

4）高效制动功能：变频器实现制动控制方式，能自动跟踪电动机的负载调整电压及频率，将抽油机发电状态时产生的能量用电阻就地消耗。可减少电动机发热，消除电能反送，这相当于综合了变电压节能和超越离合器节能。

1.2 单井系统效率实时监测与优化技术

新增W e l l Vi e w机采井远程监控系统以及Ef f St a r系统效率软件分析技术平台，可实现以下系统功能：

1）数据远传功能（G PRS数据发送模块D TU）：能够对抽油机载荷（最大值与最小值）、电流（Ia、Ib、Ic） （最 大 值 与 最 小 值）、 电 压（Ua、Ub、Uc）有效值、有功功率、无功功率、功率因数、上下冲程最大电流值、上下冲程功率、平衡率、油套压、日用电量、累计电量、冲速、系统状态、采集时间等数据的远程上传。

2）W e l l Vi e w监控功能：系统具有示功图、电流图、电流、电压等参数的实时数据、历史数据查询功能，根据长时间的参数变化情况，方便快速分析。现场数据通过G PRS系统上传到采油厂中心控制室操作站，实现实时抽油井遥测数据的显示，显示抽油井的线电压、三相电流、电动机负荷等；显示抽油井的实时工况，使用动画显示、图标、文字来直观描述当前设备的状况，如提供启停、挂牌维修、停止使用等状态显示图、棒图、曲线等专业功能，同时可提供或建立专家库实现比较、存储、调入打印等功能。

3）Ef f St a r系统效率实时监测分析与优化功能：结合变频调速技术，根据当前示功图动态调整抽油机的冲速，让抽油机保持在最优生产参数下运行，对油井系统效率进行实时分析与计算，同时提供完整的抽油井系统效率生产统计报表。

4）以网页形式发布计算结果，同时也可以完成各种历史数据、曲线的查询。

2 系统优化效果分析

2011年5月19日完成96口抽油井节能改造前的测试，其中实测井数为93口，另有3口因大修停井未测试。安装改造完工后经调试正常于10月12日进行了第二次测试，实际施工安装96口，经过现场第二次抽测47口井只有29口井的测试数据满足评价数据要求，第三次补测了19口井，本报告共评价48口井，由于各种因素影响，在报告中有48口井未作评价。48口井的系统效率及综合节电率分析评价见表1。

表1 安装前后性能数据对比

3 单井实时数据监控与系统软件应用效果分析

按照实施方案，96套远程监控与一体化控制柜已安装调试完毕，各项参数的实时监控、系统分析以及W EB发布软件运行正常，达到了预期目的。

1）实时监测系统实现了七大功能，即抽油井实时运行监控、电参量与示功图、抽油井平衡状况、示功图叠加对比、任意时间段单井用电量查询、系统效率分析、单井异常报警信息。目前运行性能稳定，数据准确，为实时优化工况、开展能效对标提供了保障。

2）实时监测与人工测试数据对比分析表明，该系统监测数据符合现场实际，对于间开井、产状变化井，实时监测取得数据在优化工况方面更具指导意义。

3）对电参数实际测试与远传监控显示数据比对见表2。

表2 井不同运行工况的测试对比

经验证，油井井况及冲速变化不大时，上传电参数与现场实际测试数据基本一致。除H 102井冲速变化较大无可比性外，W 5-78井最大偏差1.39，W Q8井最小偏差0.1，达到了预期目的。

4 经济效益分析

一体化控制调参年节约电量180.34×104k W h，电费按0.72元/k W h计算，年节约电费129.85万元（SY/T6422—2008《石油企业节能产品节能效果测定》）。

根据温米采油厂每年平均地下检泵约80台次，全厂263口抽油机中共安装抽油机一体化变频控制柜96台，变频运行平均在30~40H z之间，这样计算，平均检泵周期延长1/4，每年平均减少检泵次数20台次，按照往年平均每台次检泵人工、材料费用共6万元计，每年减少检泵费用120万元。

投入产出比：

购置费388万元（用合同价）+安装调试费75万元（包括安装材料、电缆等）+评价费25万元=488万元；投资回收期为1.91年（G B/T15320—2001《节能产品的评价导则》）。

5 结论

测算结果表明，通过项目优化改造，功率因数提高了0.2，平均单耗下降了0.49k W h/（100m·t），系统效率提高了4.24%，综合节电率为25.55%。96口措施井每年可节约电量180.34×104k W h，节约电费129.85万元，投资回收期约为1.91年，取得了显著的经济效益和社会效益。

10.3969/j.i ssn.2095-1493.2012.010.006

汪征宇，1987年毕业于中央广播电视大学，副总工程师，主管技术监测中心节能、无损检测、工程监理工作业务，E-m a i l:z h y w a n g j l@163.com，地址：新疆鄯善火车站镇吐哈油田大院技术监测中心，828202。

2012-08-08）