抽油機井變頻柜在油田現場的應用詳細介紹
一、前言
新木采油廠地處吉林省松原市西北部,是一個低孔低滲的復雜斷塊油藏,開井938口,其中抽油機井899口,螺桿泵井有38口,自噴井有1口,抽油機舉升是主要的采油方式。2005年在系統耗電中,采油系統耗電量占全廠電量的三分之一;在噸油成本中,電費支出約占生產成本的六分之一。06年統計現場測試數據:抽油機井電機平均功率利用率23.5%,平均功率因數0.53,系統效率僅為23.5%。系統效率低,提升空間大。分析影響系統效率的因素很多,歸納起來主要為有2個方面,即設備因素和技術管理水平。
1、設備因素
抽油機運動特點是帶負荷啟動,啟動力矩大,為了滿足最大轉扭的需求, 同時為保證在結蠟、出砂和抽油機不平衡時有一定裕度,抽油機必須配備較大功率的電機、減速箱和變壓器。但是正常生產時抽油機驢頭承受的是周期性脈動負荷,最大負荷與最小負荷差值大,在一個沖程中相當長的時間輕載運行(圖1),大部分井運行功率僅是電機裝機功率20~30%,即所謂的“大馬拉小車”,使電機效率低,地面效率低。
圖1:1個沖程懸點載荷曲線 |
圖2:1個沖程電機功率曲線 |
采油廠抽油機以常規四連桿機構為主,常規型抽油機盡管有種種優點,但缺點也尤為突出。常規型抽油機載荷波動系數(CLF)和懸點加速度大,配套電機功率大,平衡效果差,即使在平衡效果較好的情況下,減速箱峰值扭矩仍較大,負扭矩現象也很嚴重,導致電動機進入再生發電狀態(圖2),將多余能量反饋到電網,引起主回路母線電壓升高,勢必會對整個電網產生沖擊,導致電網供電質量下降,功率因數降低,使常規型抽油機效率低,能耗高。常規型抽油機由于其幾何尺寸和啟動力矩需求,配套電機功率大,而運行時均值功率卻不大。
節能電機少,常規電機多。交流異步電機的效率和功率因數在額定值附近達到最大值(圖3),常規抽油機運動特性決定電機長期運行在低效區,電機電能利用差,造成了較低的功率因數和電能的浪費。而且很多電機多次維修和嚴重老化,使電機效率低,網損、銅損嚴重,無功損耗大。
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