[合作] 新型油田抽油机节电器

抽油机节能系统

一．行业背景

油田系统是一个综合性用电环境，用电系统很多，各系统对电力的需求有很大差别。油田主要用电设备是抽油机和注水泵设备。根据对各系统的调研分析，油田目前供电系统普遍存在设备陈旧、效率低下的问题。 这直接导致电耗费用占生产成本的比重较高（占总成本的 35% 以上），电耗费用的增加直接影响着油田生产成本和效益，所以油田的节能降耗改造势在必行。

目前,我国石油化工行业中抽油机的保有量在10万台以上,电动机装机总容量在3500MW,每年耗电逾100亿千瓦时。抽油机的运行效率特别低，在我国平均率为25.96%，而国外平均水平为30.05%，年节能潜力可达几十亿千瓦时；注水泵是油田生产的重要设备，节能潜力巨大，它的正常运转和工作效率同样关系到整个油田的经济效益。

输配电系统浪费严重

1、变压器效率低：油田输电系统中还有大批量的SJL1型高耗能变压器在运行，其数量约占系统运行总台数的1/3，造成油田系统电网损耗损高的主要原因之一。

2、线路损耗大：油田供电线路长，部分线路老化严重，线路导线的截面大部分未进行更换，近几年来随着油田用电负荷的增加，部分线路因导线截面偏小已不堪重负，造成导线运行过程中严重发热，甚至有烧断导线现象出现。

设备陈旧，效率低下

1、抽油机采油系统作为油田***大的生产用电系统，其年耗电量约占油田总用电量的 56% ，其系统效率现状：

抽油机设备匹配存在“大马拉小车”的不合理现象，电机普遍负荷率较低；

众所周知，抽油机工作状态有其自身的特征，负荷变化范围大，变化周期快，在往复过程中存在能量反馈现象。特别是为了满足重载情况下能可靠工作，抽油机所配电机容量远远大于实际负荷（卡井、结腊，冬季由于原油温度的因素，使管阻增大，造成电动机运行电流增大）这样就不可避免地存在着“大马拉小车”的状况。功率因素低下：抽油机都为野外工作，地点分散，供电线路长，电网除提供给抽油机所必须的有功电能外，还必须提供很大的无功电能；同时，抽油机存在半捞或空捞现象，电机轻载或空载运行时有发生，因此抽油机运行时功率因数非常低，电能损失严重。

2、注水泵

我国的油田不像中东的油田那样有很强的喷发能力，多为低渗透的低能、低产油田，大部分油田要靠注水压油入井，再用抽油机把油从地层中提升上来，注水系统用电量约占油田总用电量的 30% 。
油田注水泵在实际阶段就存在额定流量与实际流量不相匹配的问题，注水泵如果直接用电网驱动，即工频、全压工作，存在启动电流大、电机冲击严重、油田电网电压波动大等现象，同时，注水压力无法根据油井需求的注水流量进行自动调整，导致高压水打回流，这些因素影响了注水泵正常运转，结果是运行效率低、能耗高、故障多、维护费用高。

管理方式粗放

油田采油区范围大，对设备运行情况不能及时检测、记录和统计，巡视、维修检修也相对困难，浪费大量的人力和物力，多数采油单位只能从保障设备能正常运行角度对电能使用进行管理，没有从使用效率、生产成本和设备使用寿命等角度，对油田的电能使用进行精益管理，电能利用率低。油田系统作为国家能源供应源头，应坚持资源开发与节约并重的方针，不断强化节能科学管理，严格用能监督，并积极推广应用节能新技术、新产品，使油田系统的电能使用效率得以提升。

二．   产品介绍

抽油机节能系统是我公司根据目前国内油田抽油机的实际运行情况，并吸收节电装置应用的技术，重点解决了抽油机控制和节电设备智能投切的关键技术，集智能监视控制中心、终端和智能无功补偿溶于一体的技术产品。具有电气参数测量、记录、抽油机运行控制、复合开关投切动态无功补偿、RTU（三遥）功能于一体的多功能综合装置。既可实现对现场抽油机运行、无功补偿电容器进行自动和人工控制，也可通过联网通过集中微机系统进行智能自动和人工控制,实现区域优化，并且***大限度的挖掘节能空间，使节能达到***大化。产品本身完全代替现有的油田抽油机控制箱，同时减少抽油机正常运行时的电能消耗，极大地减轻了劳动者的劳动强度。装置安装方便，操作简单，可靠性高，是油区低压配电系统中抽油机网自动化的理想升级设备。

三．   产品优势

1) 具有抽油机控制与节能的双重功能，高度的可靠性，可实现免维护以及无人值守；

2) 有效节约能源,视负载不同平均可节电7-25％左右；

3) 就地无功补偿，利用静止补偿和动态补偿相结合方式，能动态跟随抽油机无功变化快的特点。投无涌流，切无过电压，能有效地改善电压质量，提高功率因数，降低网络损耗；

4) 具有自动的测知油井的实际工作参数，使抽油机由固定不变的机械运行变为动态响应的智能运行，即自动间抽功能。另外还有二种工作模式可供选择：定时模式和无间抽模式；

5）借助于无线电、载波、微波和光纤等通道，通过中央控制系统实现规模更大、距离更远、功能更强的抽油机运行状况、无功补偿监控系统，实现台区科学有效管理；

6) 实时监测、整点记录、事件记录、极值记录、合格率记录等；

7) 提高电网输送能力和减少电网的配变容量；

8) 可以给用户带来巨大的经济效益和社会效益。

四．   基本原理及功能

在油田的后期原油生产中，机械采油是生产原油的主要手段，同时机械采油的电力消耗也是主要的能耗之一。就中原油田而言，油区抽油机负荷约占生产用电负荷的80%以上。而这类负荷是一种依抽油机的冲程为周期性连续变化的负荷。电动机功率的匹配通常是根据负载电流或扭矩变化规律，按均方根求出等值电流或等值扭矩来计算的。但在实际运行中，因藏油情况的变化、泵挂深度的改变、地面调参情况的优劣及自然气候等因素的影响，抽油机电机的运行与负载的变化又很难处于***佳配置中，所以使得抽油机电机实际运行中负载率低下，又因单井电动机的无功补偿不到位，致使整个油区低压配电系统的功率因数偏低，力能指标(η×cosφ)也就低下。因此机采系统单井用电的功率因数的高低，是决定整个油区低压配电系统功率因数高低的关键因素，要想提高油区低压配电系统的功率因数，必须提高单井用电的功率因数，这对提高电能的利用率，获得可观的经济效益具有重大的现实意义。另外，随着油井由浅入深的抽取，井中液面逐渐下降，泵的充满度越来越不足，直到***后发生空抽的现象，如果不加以控制，就会白白地浪费大量的电能。对于这种油井，简单有效的节能方法是实行间抽，即当油井出液量不足或发生空抽时，就关闭抽油机，等待井下液量的蓄积，当液面超过一定深度时，再开启抽油机，这样就提高了抽油机的工作效率，避免了大量的电能浪费。

抽油机节能系统主要由监视中心、监控终端、智能无功补偿控制器，复合开关模块、通信模块、电容器、断路器、机柜等构成。

主要功能：

1、完全代替现有的油田抽油机控制箱。具有完善的保护功能：缺相、过载、堵转、短路、过流、欠压、过压、错相、电压不平衡保护。过载采用反时限运行特性曲线。典型值1.5倍过载时间1分钟；堵转时小于2秒钟。

2、使抽油机从系统中吸收的无功***小的原则对电容器组进行静止补偿和动态补偿相结合方式，静止补偿是按抽油机***小无功补偿量90%随抽油机起动延时按入，动补按抽油机冲程变化利用智能开关模块进行过零动态投切，跟随速度达20ms。

3、利用电子开关进行投切，投切无涌流，对电网无冲击投入过程是在具有过零投切、无涌流、触点不烧结、能耗小、无谐波注入等特点。避免了投切电容器的冲击，使运行更加稳定、安全、可靠。提供了包括可控硅短路、可控硅断路、电容器相间以及相对地短路故障、支路过流、支路过载、支路不平衡等在内的全面的预防性保护，***大限度的避免各个支路发生破坏性故障。大大提高了设备的安全保护水平，延长了设备使用寿命。

4、配备间抽控制器（可选功能）,即可以根据油田的实际情况来选择是否进行间抽。有三种工作模式可供选择：自动间抽功能、定时模式和无间抽模式。自动间抽功能是自动的测知油井的实际工作参数，使抽油机由固定不变的机械运行变为动态响应的智能运行。由于抽油机是按照油井***大化的抽取量来进行选择，并且还留有设计余量。另外，随着油井由浅入深的抽取，井中液面逐渐下降，泵的充满度越来越不足，直到***后发生空抽的现象，如果不加以控制，就会白白地浪费大量的电能。对于这种油井，简单有效的节能方法是实行间抽，即当油井出液量不足或发生空抽时，就关闭抽油机，等待井下液量的蓄积，当液面超过一定深度时，再开启抽油机，这样就提高了抽油机的工作效率，避免了大量的电能浪费。

6、微机中控、通信和联网功能（可选功能），带有RS-232C和RS-485通信接口，通信波特率可以选择;通讯规约为IEC870-101,DNP3.0等。通讯和组网方式非常灵活。，实现规模更大、距离更远、功能更强的区网监控系统。友好界面可实现区网所有抽油机所有运行状况，包括各种运行数据、每台抽油机自动或人工启停、无功补偿等参数整定；

7、结构简单、紧凑，安装及维护方便，充分的防护措施。

五．   应用范围

可以适用于目前常见的游梁平衡、曲柄平衡和复合平衡的3种游梁式5.5-90KW油田抽油机。