抽油机变轨柔性运行技术应用前景展望.pdf

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1、■■■Technology&Application抽油机变轨柔性运行技术应用前景展望李立强张雅春(大庆油Et有限责任公司第七采油厂)摘要针对第七采油厂抽油机系统效率低系统特别是井下系统的无效运行能耗才是提高系统及单井能耗高的问题，分析了影响抽油机井系效率的关键。常规游梁式抽油机的无效运行能耗产统效率的因素，以抽油机井抽汲参数整体优化生于多个方面，按其作用大小依次为：①容积泵及降低能耗为原则，对抽油机变轨柔性运行技效；②电动机(拖动系统)效率；③皮带与变速箱术应用前景进行了展望。从现场实际应用看，的传动效率；④井下液体阻尼以及杆管泵内部的运动摩擦。所以，对常规游梁式抽

2、油机单井抽汲参数抽油机变轨柔性运动技术能够改变抽油机井抽整体优化是今后抽油机节能的必然趋势。变轨柔性汲频率和抽汲过程中的柱塞速度分布规律，简运行技术就是以提高泵效、降低能耗为主要目的，化地面传动系统和整个杆柱的结构并减小疲劳同时全面兼顾其他3个方面效率的综合性系统解决强度，实现按井下供液量自动调参、提高泵方案效、降低机械受力和损耗的整体优化，达到了提高系统效率、降低单井能耗的目的，最大限2变轨柔性运行技术度地节约了电能，具有较高的经济效益。2．1原理关键词抽油机系统效率柔性运行节能变轨柔性运行技术主要由单井结构动态分析与D0l：10．3969／i．issn．2095

3、—1493．2011．01．004优化控制运行中央计算机系统、具有速度转矩分别受控能力的数字化高效电动机驱动装置和辅助传感器三部分组成。该技术是一种用于优化游梁式抽油大庆油田第七采油厂属于外围油田，2009年全机运行的实用驱动控制技术(图1)，核心是保持抽厂平均系统效率仅为l4．71％，远远低于主力油田，油机原设备构成完全不变，仅通过电动机主动变平均耗电11．28kW·h／t，其中，低于平均系统效率速，改变抽汲频率和抽汲过程中的柱塞速度分布规的抽油机井有1148口，占统计井的65．45％，平均律、简化地面传动系统和整个杆柱的结构并减小疲耗电2O．11kW·h／t，因

4、此，合理优化低效井机、劳强度，实现按井下供液量自动调参、提高泵效、杆、泵等抽汲参数，降低低效井能耗是提高第七采降低机械受力与损耗、降低系统能耗等综合目标。油厂抽油机井系统效率及降低单井能耗的关键，所变轨柔性运行技术在继承了游梁式抽油机的形式和以有必要开展抽油机变轨柔性运行技术的研究。优点的同时，使游梁式抽油机的整体运行效果接近或达到了直线式抽油机的水平。1应用背景常规游梁式抽油机自诞生以来，历经百年使’用，经受了各种工况和地域油田的考验，但是常规游梁式抽油机的结构特征，决定了它平衡效果差，·曲柄静扭矩脉动大，存在负扭矩、载荷率低、_丁作效率低和能耗大等缺点。在采油成

5、本中，抽油机电费占30％左右，年耗电量占油田总耗电量的20％～30％，居油田耗电的第二位。多年来，油田机采节能工作基本集中在拖动电动机节能一个方面。然而，电动机的拖动效率仅仅是抽油机系统节能的一个较小的部分，降低抽油机第一作者简介：李立强，毕业于大庆石油学院，助王单T程师，E—mail：liliqiang@petr0china．eOl1．cn，地址：大庆市大同区第七采油图1运行控制示意图厂工程技术大队，163517。1()1www．syshjn．com技末·应用_2．2目的部分)，最大限度地减少了机械冲击伤害以及由此常规游梁式扪油机系统效率低和井下机件损耗带来的能量

6、损耗。即使适配自身最为刚性的永磁同严重主要是四连杆机构的曲柄旋转、悬点直线往复步电动机，拖动系统的柔性程度也将超过自身柔性运动转换关系特性和不能及时主动调参两个方面原特性最佳的高转差电动机。因。变轨柔性运动技术作为一种计算机软件控制一F电动机启动控制器内部为游梁式抽油机专设的的系统优化运行体系，借助受控变速驱动，有日的能量缓冲池能完全容纳抽油机系统动能和势能释放地调整悬点的原有速度分布轨迹，实现对抽油机传时产生的逆向能量，保证不向电网返送干扰性电动系统和井下系统运行特性与效果的全面控制和改能，实现该能量的有效再利用。良。具体表现为：在对抽油机传动系统和井下系统3可行

7、性分析结构的动力学实时计算分析的基础}二，以杆柱和变速箱的负荷波动最小化原则作为调速运行的边界条高转差电动机具有负荷越大转差越大的特性：件，按供采平衡原则主动调整宏观冲速，按容积泵即负荷越重转速越慢、越轻转速越快。借助这一自效最大化原则优化调整每周期过程中不同位置的电动变速特性，地面传动机构的运行速度不再刚性不动机转速和悬点速度分布模式，实现“以供定采”变，高转差电动机的主要作用是有限提高了系统运和全面补救四连杆机构的运动传递缺陷，达到保证行的柔性。高转差电动机的柔性作用是借助了本身充满度、消除液山、减小泵漏、降低井下运行流体的机械特性，故作用有限。高转差方式小