WCYJW型节能抽油机应用与评价

2014-06-05刘长松董顺永魏世举廖大林

石油矿场机械 2014年11期

关键词：冲程节电单井

刘长松，董顺永，魏世举，廖大林

（1.中原油田分公司，河南濮阳457001；2.河南信宇石油机械制造股份有限公司，河南濮阳457006）①

WCYJW型节能抽油机应用与评价

刘长松1，董顺永1，魏世举1，廖大林2

（1.中原油田分公司，河南濮阳457001；2.河南信宇石油机械制造股份有限公司，河南濮阳457006）①

节能与安全是抽油机应用与管理的主题。为实现节能降耗，中原油田近年来开展新型节能抽油机的试验，在此基础上根据节能抽油机的特点优选示范区，开展了新型节能抽油机示范区建设工作，通过小规模应用，评价新型节能抽油机的应用效果。对WCYJW型节能抽油机结构及节能原理、性能特点进行了介绍，通过电表计量与节能监测2种评价方法，对节能效果进行了整体评价。

抽油机；节能；原理；示范区；效果评价

抽油机有杆泵采油方式是目前油田占主导的采油方式，游梁式抽油机具有结构简单、维护方便的特点，但存在平衡效果差、效率较低的不足［1］。立足于同时解决设备老化与降低能耗2个问题，开展了对节能型抽油机的应用，2012年开展了新型节能抽油机示范区建设与评价工作。本文对WCYJW型节能抽油机的应用效果进行了分析评价，对机械采油井经济运行指标进行了分析，为推广应用提供佐证与建议。

1 结构原理及性能特点

1.1 主要结构［2］

WCYJW型抽油机主要由机架、动力系统、牵引系统、控制系统、配重平衡系统、安全制动系统、移动系统等组成，如图1。

图1 WCYJW型节能抽油机结构

1.2 工作原理［3-4］

以机架为载体，采用外转子稀土永磁同步电机为动力，由变频控制器提供变频后的低频电流供给外转子稀土永磁同步电机，实施运行控制和换向控制。电机直接驱动安装在电机两侧的曳引轮，钢丝绳从电机的曳引轮上绕过，前端通过导轮、动滑轮与悬点载荷连接，后端与动滑轮平衡块连接。电机得电后带动外转子及曳引轮一起运转，同时带动钢丝绳及悬点载荷、平衡块上下相对运动。当平衡块到达上止点或下止点时，与固定的位置传感器相接触，传感器便将转向信号传输到控制系统，控制系统迅即发出减速、停车、反向送电的指令，使电机减速、停车，反向运转。如此循环，抽油机便带动抽油杆、抽油泵抽汲原油。运转时安装在外转子电机轴端的速度传感器随时采集电机的运转速度，当速度超出或低于规定速度时，便及时通过变频器控制频率的增减，使电机始终在允许范围内运转。

1.3 主要性能特点

1）具有低转速、大转矩、低耗能特点，性能指标符合SY／T6729—2008标准。节电率达30%，电机功率因数提高24.3%，系统效率提高10%以上。

2）噪声低于54 dBA，比国家标准规定的87 dBA低33 dBA；无机油泄漏现象，达到环保要求。

3）控制自动化。采用数字化、智能化控制系统，实现冲程、冲次无级可调；可实现超载、欠载、断相、短路保护，具有无线集中控制接口，可实现远程集中监控。

4）采用长冲程、低冲次设计，延长检泵周期，节约维护成本；采用天平式调平衡，直观方便，平衡度可调至100%。

2 节能示范区优选

节能示范区的选择主要考虑以下3个因素，以适应WCYJW型抽油机特点，满足开发需要前提下，实现有效节能。

1）地面参数调整后能满足产液需求。示范区块受构造及储层物性影响，注水见效难度大，平均产液量9.2 m3。在不实施作业配套长泵情况下，地面冲程在5 m左右，抽油机井冲次3 min－1以下，理论排量能满足区块单井产液量需求。

2）地面参数有进一步调整优化潜力。示范区平均泵挂1 861 m，平均泵径39.8 mm，冲程4.2 m，冲次3.7 min－1，理论排量28 m3，平均泵效仅32.8%，有冲程上调、冲次下调的较大优化空间。

3）机采经济运行指标有较大提升潜力。原区块产能低，“大马拉小车”现象突出，电机功率45 k W，实际有功功率7.93 k W，动力装置利用率仅17.6%。

3 配套措施

1）由于WCYJW型节能抽油机具有长冲程、低冲次的性能特点，故抽油泵需选用加长抽油泵。

2）由于塔架抽油机占地面积小，对地面的压力增加，故需对抽油机基础进行强化、硬化处理。

3）光杆长度加长，采用11 m加长光杆。

4 测试方法

测试依据SY／T5264—2006《油田生产系统能耗测试和计算方法》，SY／T6422—1999《石油企业节能产品节能效果测定》，SY／T6275《油田生产系统节能监测规范》。主要检测设备：SF-1型计算机综合测试仪，3169型电子分析仪，FLCS2012型超声波流量计。

5 评价方法与效果

中原油田采油五厂示范区共安装WCYJW型抽油机10台，更换14型游梁抽油机7台，10型抽油机3台。

5.1 评价方法

1）电量计量评价。对示范区配套节能型抽油机井安装电表实施单井计量。

2）节能监测评价。按照相关测试标准，对系统效率、井下效率等11项参数进行评价。

5.2 生产系统数对比

1）工作制度按供排协调，向“长冲程、低冲次”优化，冲程增加0.62 m，冲次下降1.1 min－1。

2）油井产量平均液量、油量基本保持不变。对比如表1。

表1 工作制度与产量变化

5.3 经济运行指标

根据节能测试，机采井经济运行指标如表2。

1）排量系数由0.34提高到0.41，提高0.07。

2）功率因数由0.44提高到0.85，提高了0.41。

3）系统效率由20.6%提高到28.3%，提高7.7%。

表2 节能监测主要数据

5.4 节电效果

1）电量计量方法。平均单井电量由安装前的187 k W·h减少至调试完成后的133 k W·h（如图2），单井日耗电量下降53.9 k W·h，节电率28.8%，吨液单耗下降6.6 k W·h。比较其中7口14型抽油机井，平均单井日节电78.1 k W·h，节电率37.5%，吨液单耗下降8.7 k W·h。

图2 安装前后平均单井计量电量变化

2）节能监测方法。根据节能监测，按有功功率计算电量，平均单井日节电63.8 k W·h，节电率33%。

以上2种方法存在差异的主要原因是节能监测计算电量中未考虑无功电量。

6 结论

1）全新设计的节能抽油机实现有效节能降耗。稀土永磁电机采用永磁体励磁，显著提高功率因数［5］；并以外转子作牵引轮，简化传动环节；塔式结构配套动滑轮降低载荷50%，电机功率大幅下调，功率配备下降51.2%，电机功率利用率提高；塔架增高，不受限制，允许更大冲程空间，为长冲程、低冲次工作制度提供条件。

2）新设计提供便利的现场操作条件。自动化变频配套设计，现场调整冲次、冲程更加方便；配重箱式设计调整平衡更加迅捷；简化的传动设计实现抽油机无减速机照样运行，彻底解决减速机漏油污染环境的老大难问题。

3）节能抽油机的应用是一项系统工作。由于节能抽油机的全新设计，需要从安装标准、巡检保养规范、日常操作规范、职工培训等各方面进行相应的管理配套；技术上需完善长冲程抽油泵配套（防砂泵、抽稠泵等），发挥其最大效能。单井设计上进行全新考虑，形成有异于常规、符合其特点的电机功率、载荷设计校核程序。

［1］万仁溥.采油工程手册［K］.北京：石油工业出版社，2000.

［2］廖大林，杜振宇，湛世航，等.外转子电机抽油机，中国：CN200810083337.8［P］.2012-08-22.

［3］廖大林，杨进京，白亿平，等，W型曳引抽油机技术研究及现场应用［J］.石油矿场机械，2010，39（7）：73-77.

［4］廖大林.W型曳引抽油机的设计分析［J］，石油矿场机械，2009，39（9），42-45.

［5］唐任远，安忠良，赫荣富.高效永磁电动机现状与发展［J］.电气技术，2008，23（9）：1-6.

Application and Assessment of WCYJW Energy Conservation Pumping Unit

Energy conservation and safety are the key subjects of pumping unit application and the management，to realize the energy conservation to fall consumes，the experiment of new energy conservation pumping unit was carried on in recent years.Based on this，the optimization and construction of first demonstration plot have been finished according to the conserved energy pumping unit＇s characteristic in order to assess the effect through the small scale application.The main structure and the energy conservation principle and the performance characteristic of the new energy conservation pumping unit are introduced.The whole effect of the demonstration plot through two assessment methods is appraised，including the electric instrument measurement and the energy conservation testing.

pumping unit；energy conservation；principle；demonstration plot；effect appraisal

TE933.1

10.3969／j.issn.1001-3842.2014.11.026

1001-3482（2014）11-0099-03