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抽油机电机负载与载荷合理匹配措施

发表时间：2021/7/2 来源：《中国科技信息》2021年8月作者：吴涛

[导读] 通过检测抽油机载荷变化情况，实时调节电机转速，使电机负载与抽油机载荷达到合理匹配，提高电机效率，减缓机采设备损耗。

辽河油田特种油开发公司吴涛

摘要：通过检测抽油机载荷变化情况，实时调节电机转速，使电机负载与抽油机载荷达到合理匹配，提高电机效率，减缓机采设备损耗。通过对井口产液量实时计量，反推泵的充满程度，根据泵的充满程度的变化实现抽油机冲次的自动调整，保持合理流压生产，使抽油机始终在合理工况下运行，达到大幅度降低机采能耗。通过现场试验，系统效率比原来提高174%，平均节电104kW.h，节电率为61.5%，降低油井作业维护费用、降低工人的工作量，具有较为广阔应用空间和发展前景。
关键词：抽油机；载荷变化；合理工况；自动调整；匹配参数
        油田机采系统能耗高、系统效率不足6%。造成能耗高、系统效率低的原因，除井深、液量低等客观条件，还有以下两方面原因：（1）储层渗透性差，平均单井日产液仅1.5t，平均冲次高达3.78次/min，大部分油井缺少有效的降参手段，供液不足，能耗浪费严重，同时加剧了杆管偏磨。目前部分井应用变频调速装置，冲次可降低到2.5min-1，但是对于低产井，冲次仍偏高，通过间抽可以提高泵效，需人工启停抽油机，间抽制度很难执行到位。（2）单井产量无有效的计量手段。目前计量手段为井口桶量油，受回压和计量时间短影响，单井液量计量较难，无法寻找能匹配油井产量的参数。针对油田油井在开采的过程中，地层供液不稳定，油井产液波动较大，为确保抽油机在合理的抽汲参数下运行，需频繁调参的问题，需要开展机采参数自动调整技术研究。
        1贝特超柔性控制系统
        1.1系统特点
        贝特超柔性控制系统并非传统的节能控制柜，以系统效率最大化作为提上目标，通过单井闭环自动控制系统时刻对该井井口直接累积计量，根据产液量的变化而动态跟踪，同时采用抽油机井超柔性驱动系统运行。
        1.2系统硬件组成及作用
        其中位置传感器检测曲轴上用于上下死点以及上下冲程的检测。液动传感器安装在井口用来检测液量的开始和停止。角度传感器安装在抽油机的油梁中心轴处，用于测量光杆运行的实际距离。智能控制器主要为超柔性变频器提供控制柔性扭矩输出与驱动抽油机电机按着智能控制器规划的运行模式运行以及液量数据处理和智能调冲次闭环运行。
        1.3系统工作原理

        贝特超柔性系统主要由单井闭环自动控制技术、超柔性（含永磁同步电机驱动）运行系统、井口直接累积计量采液技术三部分独有技术组成。以井口产液结合示功图变化作为抽汲参数的自动调整的依据，并使抽油机运行在超柔性状态下，实现抽油机井运行参数的自动调整系统。
单井闭环自动控制技术：以抽油机井井口产液量或动液面深度作为调整抽油机井抽汲工作制度的控制依据，当油井产液量或动液面深度超过某一临界值时，闭环控制装置依据当前产液量或动液面深度自动计算新的抽汲工作制度，并控制抽油机井进行调参。如果新的抽汲工作制度仍然达不到预设的目标值，则重复进行上述步骤，直到使抽油机井的生产状态达到供排协调为止。
        超柔性运行系统：独有的超柔性运行系统改变了抽油机传统的运转模式，实现了抽油机电机包括永磁同步电机柔性启动和超柔性运行。降低了柱塞上冲程的加速度，在保证油井产量最佳的前提下，把抽油机四杆机构的速度变化率降低到最小。让电动机的匀速运行改变为随着四杆机构的变速运行。从而使抽油机悬点的运行负荷及受力状态有了根本的改变。打破了抽油机的传统运动力学规律。创新地实现了在自启动永磁同步电机举升全过程的超柔性运行技术。井口直接累积计量采液技术：通过井口直接单冲次连续累积量油技术可实时跟踪到供采平衡区间的最佳平衡点。此时运行冲次为最佳运行冲次。井口实时测量装置可以随时检测到每个冲次的上液量，智能的根据一段周期工作的抽液量来自动调节每分钟的冲次。该系统创造性地实现了在井口连续累计测量该井的每日，每周，每月的实际累计产液量和连续采液情况曲线。
        2现场应用效果
        本项目试验6口井，在改善抽油机工作状况及节能降耗两方面效果明显：柔性运行方式能够改善抽油机工作状况。柔性方式运转特性能够提高电机功率因数、降低悬点载荷、减少冲程损失、改善平衡状况，使抽油机在最佳状态下运行。柔性运行方式节能效果显著。在冲次不变，3口试验井在柔性运行方式下平均系统效率由5.9%提高到7.6%，节电率为22%，系统效率提高了28.8%；在自动调参柔性运行后，6口试验井平均系统效率由4.6%提高到12.6%，节电率为61.5%，系统效率比原来提高了174%。
        3结论及认识
        （1）井口产液自动计量装置能够实时监测产液及每个冲程内泵的充满程度变化，为开发评价及参数调整提供依据。（2）实现了抽油机参数自动调整，降低了设备的损耗、降低了工人频繁调参的工作，该技术可在最低冲次0.5次/分钟或者更低冲次下平稳运行，可取代因供液不足而采取的间抽模式。（3）在抽油机参数自动调模式下，节能效果显著，单井可节电60%以上，年节电3.8104kW·h，节约电费2.4万元.（4）在抽油机参数自动调整下，实现技术经济指标大幅提高，系统效率可提高20.0%以上。
参考文献
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