抽油机控制器设备节能效果研究

姜海棠（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

抽油机控制器设备节能效果研究

姜海棠（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

摘要：在油田开采过程中，针对抽油机井能耗高，电能浪费严重的问题，对不同抽油机及控制箱设备进行组合测试，并对各组合的效果进行定量评价，优选抽油机与节能控制箱的最佳配合，以实现降低能耗的目的。节能型控制箱的综合节电率随原装电动机有功功率利用率的增加而下降，针对功率利用率在30%以内的抽油机控制箱进行节能改造节电效果好，而当原装机的有功功率利用率高于30%时，各类控制箱的节电率在5%左右，这时进行控制箱改造增加投资是不经济的。该研究为抽油机井新井投产、措施井改造、节能优化，进一步降低油井能耗提供依据。

关键词：节能；优化；控制箱；测试

抽油机能耗与抽油机悬点载荷、电动机装机功率利用率、抽油机平衡状况、抽油泵充满程度等因素密切相关[1-2]，目前大部分研究只局限于假设其它条件不变的情况下，通过测试电动机耗电来证明各种节能技术的优缺点。而实际生产中，随着节能技术的开展，抽油机工况是随着开发工作的深入变化的，这要求对现有的一些节能技术或设备进行组合试验研究。因此，以进一步提高抽油机井效率、实现节能降耗为目的，以某厂在用的几种抽油机节能设备为基础，开展了抽油机控制和驱动系统优化匹配的现场实验。

1　测试方案

1）设备组合。研究不同类型的抽油机与电动机在不同的节能控制系统下的耗电情况，选择抽油机与抽油机控制系统的最佳组合。现场试验测试CYJ10-3-37HB常规型抽油机、YCYJ10-5-37HB双驴头型抽油机、CYJ6-2.5-26HB常规型抽油机、CYJY6-2.5-26HB低矮型抽油机4种类型抽油机与常规控制箱、星-角转换+静态无功补偿控制箱、动态无功补偿控制箱、调压节能控制箱4种类型节能控制系统不同组合时的耗电情况，见图1。

2）选井原则。在对各种节能控制设备与某型号抽油机不同组合匹配进行现场试验测试时，选择具有相同泵径、相同冲程长度、相近冲速、相近下泵深度的不同动液面的油井，即选择不同电动机有功功率利用率，而其它参数相同或相近的油井进行测试。

图1　抽油机与控制系统组合方案

3）测试方法。在保证安装节能控制设备前后抽油机井的冲程、冲速、动液面等技术参数基本不变的情况下，测试安装节能控制箱前后的耗电情况，以此评价方案的节电效果。

4）主要测试仪器、仪表。选用3165电力综合参数测试仪（精度0.8级）、精密压力计（精度0.4级）、秒表（分度值0.1秒）、先行-XA型综合测试诊断仪（精度0.35级）、3266钳形电力计（精度1.0级）。

2　测试结果

2.1测试原理

把某种型号抽油机与常规控制箱及常规Y系列电动机的组合称为基础型组合，而把该型抽油机与其它几种节能型控制箱及常规Y系列电动机的组合称为节能型组合，并将节能型组合的当量有功功率与基础型组合的当量有功功率进行比较，用综合节电率来评价各种节能控制设备的节电效果。计算公式[3-6]为

表1　节能设备配合试验效果

式中：N当基——基础组合的当量有功功率，kW；

N当节——节能组合的当量有功功率，kW；

N有基——基础组合电动机所消耗的有功功率，kW；

N无基——基础组合电动机所消耗的无功功率，kW；

N有节——节能组合电动机所消耗的有功功率，kW；

N无节——节能组合电动机所消耗的无功功率，kW；

k——无功当量折算系数，取k =0.10。节能组合的综合节电率计算公式为

式中：δ——综合节电率，%。

原装电动机的有功功率利用率定义为

式中：δ1——原装电动机有功功率利用率，%；

Nr基——原装电动机的额定功率，kW。

节能设备配合试验效果，见表1。按表1所设计的地面设备组合方案进行现场测试，综合节电率的变化规律，见图2。

2.2测试结果分析

1）各种控制箱的节电效果均随电动机有功功率利用率的下降而提高。

2）对于常规6型、10型抽油机当原装机的有功功率低于30%时，星-角转换+静态无功补偿控制箱的综合节电率最高；对于异相型6型、10型抽油机当原装机的有功功率低于20%时，星-角转换+静态无功补偿控制箱运行于节电率最高，效果好。

3）当电动机有功功率利用率低于15%时，跟踪调压节能控制箱的综合节电率高于动态无功补偿节能控制箱；当有功功率利用率大于15%时，跟踪调压节能控制箱的综合节电率低于其它2种控制箱；且当电动机有功功率利用率高于40%时，跟踪调压节能控制箱几乎无节电效果。

3　结束语

1）节能型控制箱的综合节电率随原装电动机有功功率利用率的下降而提高。

2）从总体上看，星-角转换+静态无功补偿与常规Y系列电动机配合的节能组合节能效果要优于其它2种节能组合。

图2　节能设备配合试验效果图

3）试验中，除CYJ10- 3- 37HB型抽油机以外，当原装机的有功功率利用率超过30%，各类控制箱的节电率在5%左右，这时进行控制箱改造增加投资是不经济的。

参考文献：

[1]郭勤良，王钊，王群章，等.稀土永磁同步电动机在抽油机上的应用分析[J].石油矿场机械，2005，34（2）：54-56.

[2]刘慧芬.变频调速技术在游梁式抽油机中的应用[J].石油矿场机械，2004，33（5）：77-79.

[3]田连雨.抽油机井日常管理能耗节点标准的确定[J].石油工业技术监督，2014，30（6）：28-31.

[4]白连平，王玉生.游梁抽油机节能电动机选择方法的讨论[J].钻采工艺，2007，30（2）：94-95.

[5]常瑞清，刘建春，李春红.常规抽油机节能潜力分析[J].油气田地面工程，2008，27（2）：43-45.

[6]张继震，马广杰，孙景丽，等.游梁抽油机的用电发电与节电[J].石油矿场机械，2001，30（4）：36-38.

（编辑王古月）

DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2016.01.012

作者简介：姜海棠，2002年毕业于黑龙江大庆石油学校，从事采油工程研究工作，E-mail：jhaitang@petrochina.com.cn，地址：黑龙江省大庆市第五采油厂第五油矿技术队，163514。

收稿日期2015-10-09