抽油機井變頻柜在油田現(xiàn)場的應用

一、前言

新木采油廠地處吉林省松原市西北部，是一個低孔低滲的復雜斷塊油藏，開井938口，其中抽油機井899口，螺桿泵井有38口，自噴井有1口，抽油機舉升是主要的采油方式。2005年在系統(tǒng)耗電中，采油系統(tǒng)耗電量占全廠電量的三分之一；在噸油成本中，電費支出約占生產(chǎn)成本的六分之一。06年統(tǒng)計現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)：抽油機井電機平均功率利用率23.5％，平均功率因數(shù)0.53，系統(tǒng)效率僅為23.5％。系統(tǒng)效率低，提升空間大。分析影響系統(tǒng)效率的因素很多，歸納起來主要為有2個方面，即設備因素和技術(shù)管理水平。

1、設備因素

抽油機運動特點是帶負荷啟動，啟動力矩大，為了滿足最大轉(zhuǎn)扭的需求, 同時為保證在結(jié)蠟、出砂和抽油機不平衡時有一定裕度，抽油機必須配備較大功率的電機、減速箱和變壓器。但是正常生產(chǎn)時抽油機驢頭承受的是周期性脈動負荷，最大負荷與最小負荷差值大，在一個沖程中相當長的時間輕載運行（圖1），大部分井運行功率僅是電機裝機功率20～30％，即所謂的“大馬拉小車”，使電機效率低，地面效率低。

采油廠抽油機以常規(guī)四連桿機構(gòu)為主，常規(guī)型抽油機盡管有種種優(yōu)點，但缺點也尤為突出。常規(guī)型抽油機載荷波動系數(shù)（CLF）和懸點加速度大，配套電機功率大，平衡效果差，即使在平衡效果較好的情況下，減速箱峰值扭矩仍較大，負扭矩現(xiàn)象也很嚴重，導致電動機進入再生發(fā)電狀態(tài)（圖2），將多余能量反饋到電網(wǎng)，引起主回路母線電壓升高，勢必會對整個電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，導致電網(wǎng)供電質(zhì)量下降，功率因數(shù)降低，使常規(guī)型抽油機效率低，能耗高。常規(guī)型抽油機由于其幾何尺寸和啟動力矩需求，配套電機功率大，而運行時均值功率卻不大。

節(jié)能電機少，常規(guī)電機多。交流異步電機的效率和功率因數(shù)在額定值附近達到最大值（圖3），常規(guī)抽油機運動特性決定電機長期運行在低效區(qū)，電機電能利用差，造成了較低的功率因數(shù)和電能的浪費。而且很多電機多次維修和嚴重老化，使電機效率低，網(wǎng)損、銅損嚴重，無功損耗大。