田胜
中石化河南油田 河南 南阳 473400
摘要：河南油田井楼油区是我国典型的散、浅、薄热采油田，现已开发30余年，2020年平均单井日产液量5.4吨，吨液耗电8.6度。2020年机采系统能效检测显示，热采井机采效率平均值仅为11.02%，远未达到集团公司15%的限定值要求。随着节能减排要求的不断提升，油田进入开发后期，单井日产液量持续走低等现实因素迫使电机综合效能过低现象日趋明显。而原油热采过程中，加强开采效率的提升，减少对于开采过程中能源的浪费无疑会受到人们的重视，在这个过程中，提高对开采机电设备的综合利用率则异常关键。
关键词：热采，电机，提效
引言：井楼油区为稠油，这种石油在开采的过程中往往会通过升温的方式将其黏度降低之后再进行开采。所谓的升温处理就是通过向油层供热的方式，提高井下油层的温度，这样油层的黏度就会在很大程度上降低，就可以直接通过机电设备输送到地面。在这个过程中，常用的加热方式主要有向油井中注入过热蒸汽，可以较为方便的增强稠油的流动性[1]。因此，开采过程产液量和温度不断变化，且常处于低液量水平，热采电机的综合能效不到20%，而要想提高热采电机的综合能效，不仅仅要确保热采井的提升需求，同时还应该降低热采电机的能量损耗。如果热采过程损耗过大，那么整个开采过程则得不偿失。本文针对油田热采电机综合提效的相关问题进行了分析，同时针对电机提效给出了相应的建议，希望能够为石油的开采工作有所帮助。
一、井楼油田周期生产变化的特点
（1）井楼热采井产液量随生产周期变化
井楼油田热采井随生产阶段的变化 , 抽油机载荷、油井产液量随之变化 , 导致稠油热采井具有周期性变化的特点。由统计图中可以发现，初期产量较高，随后呈逐步下降的趋势。在稠油蒸汽吞吐过程中，转轮时机对于周期效益影响较大。转周时机过早，油井带产较高，无法实现周期效益最大化；转周时机过晚，油井产量较低，会逐步蚕食周期效益。
（2）稠油热采井电机能效随生产周期变化
稠油热采井随生产周期延续电机能效呈现出前期或中期有一段高效期,中后期逐渐降低的明显趋势。在一个生产周期内,地面效率的变化幅度不大,基本比较稳定;井下效率的变化幅度较大。电机能效随井下效率的增加或减小随之相应变化。井楼油田由于热采产液量低、粘度高，造成电机能效一直偏低
二、影响油田热采电机能效的原因
1、抽油机存在较大的能量损耗
抽油机自身电机效率与很多因素有关，例如电机本身存在 质量问题、电机长时间使用后产生老化、维护过程中的损耗、 电机功率匹配不合理等。根据相关的数据统计分析，我单位有 很大比例的抽油机电机功率因数较低，在进一步对影响抽油机 电机功率因数分析后，笔者得到补偿电容设置不合理，甚至缺 乏补偿电容式造成功率因数较低的重要因素。部分电机在使用 过程中发生多次修理，产生老化现象，导致效率降低，能耗增加。
2、热采油井电机效率与功率因数低
电机效率与功率因数的高低直接影响着热采油井的能耗。井楼油田热采井电机效率小于25%，平均功率因数仅为0.25左右，造成电机自身损耗占整个抽油井电量消耗的30%。
3、热采井电机的匹配性差
井楼油田热采井电机额定功率为15kW或18.5kW，以6极、8极为主，少量为12极。电机负载率低于20%的电机约占总油井数量的85%，电机转速的负荷率不到40%。
4、 电机多次修复，能耗增加
井楼油田热采井电机服役年限在10年以上，修理三次以上的电机约占总数的78%。修复不能保证质量，电机多次修复后效率降低，能耗增加，严重影响了机采系统效率指标。
??三、提升热采电机综合能效的有效措施
1、在低压380V油井开采过程中采用变频调速装置
电机运行转速与机采效率密切相关，对于热采井说为了抽油机的高效运行，匹配调速电机成为必然。推广应用变频调速装置通过使用变频技术，提高电机功率因数，降低网损；调节电机速度，冲次与产液量合理匹配，满足油井调参的生产需求，提高整体系统效率。
变频调速装置由变频调速器与油井电机组合而成，结构紧凑，传动效率高，安装使用方便。可根据产液量的变化实现抽油机冲次的连续可调。
装置性能：（1）变频拖动装置可对抽油机冲次进行无级调节，有效提高配电系统功率因数，达到优选参数，提高泵效、增加产量的目的；（2）对稠油井可以防止驴头打架，延长稠油井开采周期，提高注采比；（3）该装置具有过电压、过电流、缺相、过载等各种保护功能，具有较好的节能效果，可有效提高稠油机采井的系统效率。
2、在高压1140V油井开采过程中采用永磁调速装置
电机运行功率因数与电机负载率关系密切，对于抽油机来说为了抽油机的顺利启动，匹配较大功率电机成为必然。推广应用永磁变档调速装置通过使用节能电机变速增加扭矩，降低电机功率，增大载荷驱动力 ,同时满足油井调参的生产需求，提高整体系统效率。
永磁变档调速节能装置由永磁电机、变速装置、皮带轮等组合而成，结构紧凑，传动效率高，安装使用方便；同等条件下可以降低电机功率1-2个等级甚至更多（按需要的冲次而定）；根据工况利用变速手柄切换不同速度（2-3个档位）。
装置性能：（1）使用永磁电机提高电机功率因数可达0.85以上；（2）通过变速箱减速比比较宽的特性（200-730R/MIN），减速增扭减小电机功率，提高电机负荷率和效率；（3）通过减速器的柔性运动改变电机的机械特性,使机、杆、管、泵整个系统达到较好的融合,提高系统效率（4）增大皮带轮的包角，减少皮带打滑震荡的损耗，使整个系统运行更加平稳可靠；（5）2-3档速度的匹配，满足了生产的需要。
结束语
原油开采过程中遇到稠油是不可避免的，但是稠油存在较大的开采难度，无法像其他原油一样进行开采。所以在进行开采的过程中通过调整系统的控制参数，采用变频、永磁等节能电机等方式，能够在很大程度上提升电机的综合效能，在未来的发展过程中，稠油的开采量还会增加，在这个过程中，这些措施将会发挥更加重要的作用。
[1]崔慧利,庄贺庆,陈殿祥. 提高背压机热电厂综合经济效益和运行灵活性安全性的有效途径——分析鞍山热电厂采用选置运行的作用[C]. //中国电机工程学会热电专业委员会工作会议暨学术会议.北京:中国电机工程学会热电专业委员会, 1991:32～48页.