节能降耗技术在油田上的应用

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摘要：介绍了近几年来节能降耗技术的应用情况，并分析了应用效果。应用表明，变频调速技术、节能拖动装置、抽油机自启装置及抽油机智能间歇节电控制装置等多项节能技术具有良好的推广应用前景。

关键词；节能降耗；效果分析

中图分类号： TE08 文献标识码： A

随着油田开发的不断深入，地层能量的不断下降，油田开发生产也正面临着后备资源不足的困难，要保持油田稳定发展，只有坚持“低成本、高效益、可持续”的开发战略方针，只有坚持“精细管理、全员创新”的管理理念，积极应用有利于降低生产操作成本的技术，才能解决“成产成本与效益”之间的矛盾，因此在油田生产中，应用节能降耗技术具有十分重要的意义。

1节能降耗技术应用情况

目前，采油队应用节能技术主要是在中转站和抽油机上，而抽油机应用的节能技术主要是地面部分，并主要是针对拖动装置（电机和配电箱）。

1.1在转油站上使用变频调速技术

变频调速器节电原理：变频调速器就是把工频电源变成频率低于三分之一工频的低频交流电源，用以驱动交流电动机并加以调速。根据电机学原理，流量与拖动电机的转速成正比，电机功率与转速的立方成正比，在外输流量减少时，电动机转速自动降低，其输出功率随之降低，从而达到节电的目的。结合自动控制技术，利用缓冲罐液位信号对外输泵进行实时变频控制，每年可节约大量电能。其流程框图见图1。考虑到数据可比性，仅对某站2#外输泵2004年3-9月大修期间未使用安装变频装置。在外输泵上应用变频调速器，吨液耗电由0.296 KW.h减少到0.096 KW.h，节电率高达67.6%。

1.2节能拖动装置

其节能技术分为两类：一类是节能电机，另一类是无功功率补偿节电箱。

1.2.1节能控制箱

节能原理：无功功率补偿技术，主要是采用加装一定容量的电容器对电网进行无功补偿，消除无功电流来提高功率因数，降低供电变压器负荷，从而降低网损达到节电的目的。

应用效果：从2001年8月份开始至目前某队陆续应用节能控制箱24口井，且一直应用良好。统计表明，节能控制箱对各种机型均有节电作用，但抽油机载荷大的井节能效果稍差，载荷小的井节能效果稍好一些。11口井年节电3670.72 KW·h，以0.45元/KW·h计算，年可节约电费1652元，而一台该装置的成本在2000元/台，这样计算需要用12年的时间才能把这11台装置的成本收回。但对于载荷小的5口井，年节电2628.8 KW·h，以0.45元/KW·h计算，年可节约电费1184元，而一台该装置的成本在2000元/台，这样计算需要用7年的时间即把这5台装置的成本收回。所以这种节能装置的经济效益在载荷小的机型上效果更好一些。

1.2.2机电一体化节能拖动装置

节电原理：机电一体化装置主要是由0.66kv超高转差电机、抽油机控制箱和一体化变压器组成。电机由定子和转子两大部分组成，当电网来电经一体化变压器变压得0.66kv三相交流电压由控制箱加到定子绕组上后，定子三相绕组中便有对称的三相电流通过，它们联合产生一个以同步转速沿反时针方向旋转的定子的定子旋转磁场，它的磁力线将切割转子导体而感应电动势。在该电动势的作用下，转子导体内便有有功分量与电动势同相位的电流通过。它与旋转磁场相互作用使转子导体受到电磁力，在该电磁力作用下，电动机转子就以与旋转磁场相同的方向转动起来。由与转子同轴的皮带轮传给抽油机负载以机械能量，从而进行采油。

应用效果：从2000年开始我队先后有3口井安装了“节能防盗一体化拖动装置”，到目前为止一直运行良好，见表1。

表1机电一体化节能拖动装置效果统计表

（1）使用该种装置平均节约用电5.23万度，平均节电30%，约节约人民币2万元。按安装4年计算，共节约人民币8万元，其节电效果和经济效益是显而易见的。

（2）该装置具有启动转矩大，电流小，减少启动时对机械和供电系统的冲击，降低机械磨损。

（3）该装置采用0.66kv的交流电压，有效地防止了偷盗电的发生。

1.3抽油机自启装置

自动控制，就是在没有人直接参加的情况下，利用控制装置使被控制的对象如机器、设备或生产过程等自动地按照预定的规律运行或变化。我们对自启装置在某队50口抽油机井应用的效果进行分析。分析表明，应用自动启抽可缩短来电启抽时间高达75%以上，且不再动用大量车辆、员工逐井上井启抽，从而提高抽油时率，减少产量损失和生产维护成本，降低了员工劳动强度。为了对比有无自启功能的抽油机井停电来电后启抽过程所花费时间，制定了抽油机井来电启抽流程（如图2）。由图2可知，无自启功能的抽油机井在电网送电后经电力部门、矿调度和采油队几级通知，或采油队自己发现来电再组织到每一口井上启抽等中间过程才能实现抽油机井的及时启抽，对某队2001年以前没有自启功能的抽油机井和之后有自启装置的抽油机井的来电启抽情况进行统计，若某队50口开井全部停电启抽，这个中间过程平均约需花费1.5个小时。而安装有自启功能的抽油机井在电网来电后仅用不到1分钟的时间便可实现全部启抽，可见减少启抽时间效果明显随着全队自启井数的逐渐增加，全年累计单井来电启抽时间逐渐减少，平均单井来电启抽时间省时4分钟，节省启抽时间远大于75%。在抽油机井上利用自动控制技术设计自启功能，降低了采油队生产管理难度，减轻了员工劳动强度，提高了抽油时率，减少了因停电带来的产量损失。

1.4在供液不足井上应用抽油机智能间歇节电控制装置

该装置是利用短波吸收原理，自动采集出液管内的气液比，当出液管内的气液比大于75 % 时停机。我们分析了该装置的投资和维修费用较高，成本回收期长，因此不建议实施应用。但对于油层供液能力差而导致的系统效率难于提高的部分井，实施了间抽的生产方式，也起到了节能的目的。对比6口井效果，平均系统效率提高2.86个百分点。统计有对比资料的6口井，间抽时平均日产油比连续生产时保持稳定，平均日耗电量比连续生产时下降41.8 kW.h。不仅达到了增油降耗的目的，而且解决了因液面抽空造成抽油泵干磨，使检泵周期缩短的问题，使生产管理更具科学性。

3结论及认识

（1）随着油田含水上升，产量逐渐递减，许多转油站存在严重的泵管特性不匹配的情况，中转站变频器的成功应用是解决这一难题的可靠技术途径。

（2）随着近年来节能生产的迫切需要，机电一体化节能技术在油田中得到了大力开发和应用，技术节能投资收益率高，投资回收期短，是当前"少投入多产出"的一种有效方式。采用0.66kv超高转差节能防窃一体化拖动装置，以提高用电质量，减少能源设备浪费，改善抽油机用电系统效率等状况。拖动装置的应用，实现了地面节能不必更换节能型抽油机，即匹配使用节能电机或节能控制箱，均可达到节能目的。

（3）在抽油机井上全面安装自启，能够降低生产成本，提高抽油时率，减少因停电影响的产量损失。

（4）科学分析当前节能潜力，在实际生产中应用切实可行的节能技术，进一步强化每一名员工的节能意识，使员工从繁重的体力劳动、重复的手工操作和高温高压的工作条件下解放出来，能够使油田机器设备和管理机构得以高速高效运行，从而提高生产管理水平，使我们实现“节能降耗”的最终目标。

参考文献：

[1]陈涛平，胡靖邦.石油工程[M].石油工业出版社，2000.