节能控制技术在游梁式抽油机中的应用_高磊.pdf

2023 年 第 7 期 化学工程与装备 2023 年 7 月 Chemical Engineering&Equipment 111 节能控制技术在游梁式抽油机中的应用 节能控制技术在游梁式抽油机中的应用 高 磊（大庆油田第七采油厂第七作业区，黑龙江 大庆 163000）摘 要：摘 要：抽油机是石油开采中必不可少的重要设备，其中游梁抽油机在当前的采油作业中应用十分广泛，通过将节能控制技术应用于游梁式抽油机当中，可以极大地控制游梁抽油机的运行成本，降低能耗，提高抽油机设备的运行效率，从而实现石油开采的节能降耗。本文通过探讨节能控制技术在游梁式抽油机中的应用措施，为相关工作的开展提供参考。关键词：关键词：节能控制技术；游梁式抽油机；应用 引 言 引 言 抽油机是油田采油必不可少的重要设备，根据数据统计抽油机井在油田生产中所产生的用电量占采油整体用电的30%以上。近年来，随着国家大力倡导节能减排，建设资源节约型社会，对于油田企业的能耗提出了更为严格的要求，为了进一步提高采油效率，降低游梁式抽油机的运行能耗，必须要将节能控制技术积极应用到游梁式抽油机当中，制定科学合理的节能方案，在提高游梁式抽油机生产力的基础上降低能耗，为油田企业的节能降耗奠定良好基础。1 节能控制技术在游梁式抽油机中的具体应用 1 节能控制技术在游梁式抽油机中的具体应用 1.1 应用稀土永磁同步电机 稀土永磁同步电机是目前在游梁式抽油机中比较常用的一种非调参型节能电机，这种非调参型节能电机应用了效率更高、更加满足游梁式抽油机的运行要求的电机，可以在不改变游梁式抽油机的部分运行参数的情况下提高游梁式抽油机的运行效率，从而达到降低运行能耗的目的。就非调参型节能电机中最为常见的稀土永磁同步电机而言，这种电机的转子是由稀土永磁材料与起动鼠笼共同组成的，相较于一般的电机而言，这种电机的能耗更小、功率因数更大，因此在游梁式抽油机中的节能效果也更加理想。但是值得注意的是，在游梁式抽油机中运用稀土永磁同步电机会消耗较大的电流，在启动电机时还容易引起转矩振动的问题，这就使得稀土永磁同步电机的造价相对较高，且电机运行中容易出现退磁的问题，这也是稀土永磁同步电机在应用中的短板。1.2 应用电磁滑差电机 电磁滑差电机与一般电机相比在结构上具有较大的差异，具体体现为在电机滑差电机当中，电机轴与负载轴之间会比一般电机多安装一个电磁离合器，电磁离合器可以产生励磁作用，而励磁作用通过带动传递扭矩可以影响电流，在电流的影响下降低电机的能耗。通过将电磁滑差电机应用于游梁式抽油机中，可以利用电磁滑差电机的控制系统对励磁电流进行控制，如果电磁滑差电机所承受的冲击荷载较大，离合器的滑差就会相应增加，此时电机与控制系统可以更好地实现配合，从而发挥出平滑调速的作用。在电磁滑差电机当中，产生较大能耗的部分是滑差和励磁作用所产生的损耗，这就使得电磁滑差电机的整体造价相对较高，但是电磁滑差电机在解决低冲饮的问题方面发挥出了较大的优势和作用。1.3 应用双功率电机 双功率电机的定子绕组形式是一个串联的并带有抽头的绕组，这也是双功率电机与一般的电机相比最大的差别。在目前所应用的双功率电机当中，定子工作的功率由一定的差异，在双功率电机的控制柜当中，包含了一个电流测电路，电流测电路可以对绕组进行自动化的切换和控制，在启动电机时可以加大功率，而在电机运行时则可以将功率切换至较小的范围。双功率电机的造价与一般电机而言相差不大，通过技术改造可以发挥出比较理想的节能效果。1.4 应用超高转差电机 超高转差电机也是非调参型节能电机的一种，这种电机与市面上常见的异步电机在结构上存在较大的相似性，都是通过调整转子的电阻将电机的转差率进行改变，从而达到控制转速、节约能耗的目的。在游梁式抽油机中应用超高转差电机，将游梁式抽油机的装机容量进行优化，使用容量较小的超高转差电机取代传统的电机，可以进一步控制游梁式电机在运行中损耗的固定功率；同时，超高转差电机中的高阻转子具有软特性，当电机运行中的冲击荷载发生不同的变化时，转子的转速也能够灵活进行调节，使得减速机、电阻之间的扭矩呈现平稳的趋势，从而优化电机、抽油杆和抽油泵之间的配合，提高抽油泵的效能，增加抽油量，达到降低能耗，扩大产能的效果1。但值得注意的是，超高转差电机在运行过程中对游梁式抽油机的运行环境具有一定的要求，当抽油机设备的运行负载较大时节能效果较好，而负荷较轻时节能效果则会受到一定影响，因此在使用超高转差电机时应当考虑到这一问题。1.5 对低产油井采用间抽的生产方式 针对产能较低的油井，间抽的采油方式是比较有效的节DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.07.019112 高 磊：节能控制技术在游梁式抽油机中的应用 电方式，通过不断开井和关井的操作，可以有效提高抽油机井采油设备的运行效率，提高油泵的排量，达到降低油耗、节约生产成本的效果。此外，在游梁式抽油机的运行过程中，根据抽油机的负荷情况应用断续供电技术，当抽油机空载运行时可以切断电路，而需要抽油机输出功率时则可以快速接通电源，在这种情况下可以更加合理的利用电能，降低电能的损耗，并且采用这种技术还可以控制接入电源对系统造成的冲击，提高节能效果。影响断续供电节能技术的应用效果的主要原因就是电机的通电与断电时产生的冲击功率。因此，油田企业需要结合实际情况，经过反复的实验摸索出最为科学合理的间抽时间，发挥出抽油机井采油系统最大的节电潜能，对采油方式进行优化。2 游梁式抽油机中常用的节能控制装置 2 游梁式抽油机中常用的节能控制装置 2.1 星角变换节能控制器 星角变换节能控制器主要是针对负载超过 30%以上的油井，在此类油井的运行过程中，由于抽油机不能及时变换星角，会造成能耗的增加，而通过应用星角变换节能控制器可以帮助抽油机及时变换星角，降低电机的励磁电流，从而有效控制游梁式抽油机的运行能耗。但是使用星角变换节能控制器在空间上需要做好准备，同时控制器还需要使用专用材料，在星角变换节能控制器的运行过程中技术人员还需要做好环境监测，以便于充分发挥出节能作用。2.2 晶闸管调压式节能控制器 这种节能控制器的主要功能是通过控制电机定子绕组的端电压对设备的导通角进行调节，从而优化系统电压，提高抽油机的节能效果。在游梁式抽油机中使用晶闸管调压式节能控制器可以更加灵活的控制电压，达到节能降耗的目的，但是这类节能控制器本身的造价较高，会增加油田开发的成本，并且在使用晶闸管调压式节能控制器的过程中有可能会产生较大的谐波，谐波会对现场的通信设备、控制系统等产生一定的干扰，这就要求在应用此类节能控制器前必须要做好技术研究，尽可能避免对其他设备或系统造成的干扰。2.3 间抽控制器 一般而言，在游梁式抽油机的系统当中具备采油能力设定余量功能，但是在实际使用过程中如果油井液面的高度低于规定值，抽油机仍会按照既定的程序进行采油，这就会造成抽空的问题，产生大量的能耗，同时也会对抽油机的性能造成不利影响。而通过使用间抽控制器可以弥补这一问题，间抽控制器会对油井液面的高度进行自动监测，确保在油井液面高于规定值时执行采油任务，从而减少过高的能耗，避免抽空的问题。在使用间抽控制器时技术人员需要合理的设定间抽时间，同时对间抽控制器的使用过程进行监测，确保间抽时间设定的合理性，从而达到预期的节能效果。2.4 变频节能控制器 在游梁式抽油机中应用变频节能控制器可以对抽油机进行变频调速，根据油田开发的要求在提高效率的基础上降低能耗，优化采油设备的性能，延长抽油机的使用寿命，达到节能降耗的目的。目前变频节能控制器在我国油田开发中的应用已经十分普遍，且发挥出了较为理想的节能性。3 结 语 3 结 语 游梁式抽油机是目前油田开发中常用的抽油机设备，通过将节能控制技术应用于游梁式抽油机中，可以提高抽油机的性能，降低能耗，达到节能目标。在我国大力倡导节能减排的背景下，为推动碳达峰、碳中和目标的实现奠定了良好基础。参考文献 参考文献 1 袁胜利.游梁式抽油机节能控制技术探讨J.石油石化节能,2021,11(9):10-12.（上接第 108 页）_（上接第 108 页）_ 就是利用油井的掺水流程，将掺水倒进油套环形空间，向油套环形空间注水，直到注不进掺水为止。记录此时入井筒的掺水量，然后利用公式其中，Q水注入掺水量，m3；d1套管内径，m；d2油管外径，m；h注掺水深度，m。计算出液面深度。通过这种方法可以把由于测试仪器精确度造成的资料不准影响排除。3 总结及建议 3 总结及建议（1）对于螺杆泵井高流压，要分析清楚造成高流压的原因，然后选择相应的措施来降低流压。（2）由于螺杆泵井只能通过流压资料来判断工作状态，因此在确定螺杆泵井属于哪种故障时一定要结合经验与现场实际情况，综合分析，得出故障类型，然后再采取相应措施。（3）通过调大螺杆泵转数或换大螺杆泵转排量，可以合理地降低流压。