抽油机柔性运行技术在乌南油田应用效果评价

2017-02-09邢台青海油田钻采工艺研究院节能监测中心

石油石化节能 2017年1期

邢台（青海油田钻采工艺研究院节能监测中心）

邢台（青海油田钻采工艺研究院节能监测中心）

基于青海油田抽油机变频控制柜广泛应用的基础上，为了进一步提升青海油田机采井能效，特别是对于严重供液不足的低产井，试验应用抽油机柔性运行技术，在青海乌南油田试验应用13口井的抽油机柔性运行技术，通过测试分析抽油机柔性运行与常规运行参数各项参数的差别，对抽油机柔性运行的应用进行效果评价，13口井平均泵效提高20.88个百分点；系统效率平均提升5.52个百分点；综合节电率达到18.02%。

常规运行；柔性运行；效果评价

1 概况

随着青海油田抽油机电动机变频调速技术的广泛应用，近年来，基于该技术的应用，一种新型“柔性运行”抽油技术在抽油机上得以开展和实施。

青海油田年采油井开井2000余口，90%抽油机井配备了抽油机电动机变频控制柜。由于游梁式抽油机固有的特点，决定了电动机和减速箱运行过程中，所承受的是一种周期性交变负载，电动机和减速箱的扭矩峰值及交变幅度大，电动机输入功率曲线波动幅度大，由于抽油机平衡调整的不及时及井下负载变化频繁，减速箱扭矩换向时齿轮易出现“背击”现象；常规运行状态下抽油机“悬点”运行轨迹为准正弦运动，杆柱承受的振动和惯性负荷不均衡，造成对杆柱的冲击；曲柄虽然做匀转速运行，但杆柱及柱塞的运行速度分布不均、存在较大的速度峰值；对于严重供液不足的井，时常导致过度磨损以致发生卡泵损坏的现象发生。为了进一步挖掘抽油机节能潜力，解决上述问题，青海油田引进了抽油机柔性运行技术的试验应用项目。

2 抽油机柔性优化运行的技术特点

2.1 技术理念

抽油机柔性运行控制技术核心是保持抽油机原设备结构不变[1]，以“非匀速举升逻辑技术”控制策略[2]作为整个系统的基础。通过实时对抽油机负载跟踪，实现电动机转速与抽油机负载的柔性配合，不仅能够使抽油机降低能耗，还可以提升泵效，从而提高抽油机整体工作效率。

2.2 技术原理

柔性运行控制原理是通过分析抽油机悬点不同位置与电动机负荷的关系，制订出悬点负荷与电动机转速变化的匹配方案[2]。该技术表现形式为主动变速驱动，当悬点负荷降低时通过增大电动机驱动速度并主动保持一定的驱动力的输出，使机械系统吸储一定的能量；当悬点负荷增大时主动抑制电动机驱动力的输出，借助减速过程中机械系统释放的动能补偿系统运转所需的驱动力。通过对驱动力大小和变化率的控制，达到充分利用机械系统的动能储能作用，使电动机与齿轮箱实现无负荷突变、无冲击打齿，驱动力变化连续平滑，扭矩峰值大幅度降低，从而有效地改善地面旋转系统的驱动力分布规律。

3 现场应用

2014年6月至2015年12月，筛选了青海乌南油田供液能力差、油井泵效低、抽油泵存在干抽现象的13口井，通过抽油机柔性运行技术的实施，降低抽油机扭矩峰值，改善抽油机整体工作效率，降低抽油机能耗。

通过应用，对13口井在工频和柔性运行状态下的电流、功率、光杆速度、最大及最小载荷、泵效、系统效率及单井节电等多个方面进行了测试比对。数据见表1、表2。

表1 抽油机柔性运行和常规运行下系统效率等参数测试对比

通过表1和表2多项指标的测试和计算数据可以看出，在保持产液量基本不变的情况下，柔性运行与常规运行相比，13口井的泵效最小增加14.95个百分点，最大增加27.98个百分点，平均泵效提高20.88个百分点；系统效率平均提升5.52个百分点；功率峰值平均下降47.22个百分点，电流峰值平均下降55.73个百分点；光杆上行速度峰值下降21.19个百分点，光杆下行速度峰值下降21.5个百分点；平均有功节电率为15.76%，平均综合节电率达到18.02%；悬点最大载荷平均降低2.85 kN，悬点最小载荷平均增加1.32 kN，载荷波动幅度平均降低17.27个百分点。