潛油電泵井應(yīng)用節(jié)能新技術(shù)效果分析
宋顏生
摘 要：原有的潛油電泵能耗比較高，比常規(guī)抽油機(jī)耗電量增加9.2%。根據(jù)電泵井運(yùn)行實(shí)際，通過(guò)合理優(yōu)化方案設(shè)計(jì)，應(yīng)用各項(xiàng)節(jié)能降耗技術(shù)，采取綜合治理措施，為下一步加大不同技術(shù)措施、方案應(yīng)用力度提供了依據(jù)。應(yīng)用表明，對(duì)比分析了各項(xiàng)設(shè)計(jì)、技術(shù)措施應(yīng)用效果，節(jié)能措施效果明顯。
關(guān)鍵詞：新技術(shù)應(yīng)用 方案優(yōu)化 潛油電泵 節(jié)能降耗
由于潛油電泵機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的工作特性，耗電量較高，油井的供液能力與所使用機(jī)組功率不能合理的匹配，出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象。其主要原因是電泵井功率利用率比較高，可以達(dá)到80%以上。但由于裝機(jī)功率能耗比較大， 電泵仍在按照原來(lái)的轉(zhuǎn)速、排量運(yùn)行，不能及時(shí)達(dá)到排量與地層供液能力相匹配的抽汲舉升目的，所以造成能量的無(wú)故損耗。另外，現(xiàn)有的潛油電泵機(jī)組本身能量消耗大，沒(méi)有應(yīng)用先進(jìn)的電泵節(jié)能技術(shù)，也是造成電泵能耗高的一個(gè)方面。針對(duì)電泵井能耗高問(wèn)題，2009年以來(lái)應(yīng)用了變頻器、永磁電機(jī)、減級(jí)泵、自動(dòng)補(bǔ)償柜等節(jié)能裝置和采取了換小泵、優(yōu)化方案設(shè)計(jì)等節(jié)能措施。通過(guò)各類措施的對(duì)比，節(jié)能效果明顯。
一、措施應(yīng)用與節(jié)能效果
1.1 中壓變頻器
2009年以來(lái)，根據(jù)油井產(chǎn)量與電泵的排量情況，在全廠應(yīng)用中壓變頻器5臺(tái)，應(yīng)用后欠載停機(jī)的不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況得到有效緩解。措施前后效果對(duì)比，平均單井日耗電由845 kwh下降到557kwh，日節(jié)電288kwh，節(jié)電率達(dá)到34.05%。系統(tǒng)效率由21.59%提高到25.85%,提高4.26個(gè)百分點(diǎn)，見(jiàn)表1。
表1中壓變頻器應(yīng)用效果對(duì)比表
頻率
（Hz） 項(xiàng)目 產(chǎn)液
（t/d） 機(jī)組效率
（%） 有功功率
（Kw） 日耗電
（Kwh） 系統(tǒng)效率
（%） 節(jié)電率
（%）

44 安裝前 86 65.85 35.20 845 21.59 34.05
安裝后 86 74.19 23.22 557 25.85
差值 0 8.35 -11.98 -288 4.26
1.2 稀土永磁同步潛油電機(jī)
2009年以來(lái)，利用檢泵時(shí)機(jī)，在我廠應(yīng)用稀土永磁同步潛油電機(jī)2臺(tái)套。措施前后效果對(duì)比，平均單井有功功率由37.48 Kw下降到37.04 Kw。節(jié)電率為3.58%。平均單井日耗電由955kwh下降到921kwh。日節(jié)電 34kwh。系統(tǒng)效率由16.08%提高到21.35%。提高了5.27個(gè)百分點(diǎn)。利用作業(yè)施工時(shí)，替換原常規(guī)電機(jī)，無(wú)需多余工序及費(fèi)用，可以提高功率因數(shù)，降低無(wú)功功率，但因潛油電泵井無(wú)功功率僅占消耗功率較小一部分，裝機(jī)功率本身變化不大，所以節(jié)能效果不明顯。
1.3 減級(jí)泵
根據(jù)原有電泵的運(yùn)行和油井供液情況，結(jié)合減級(jí)泵的選井原則。在檢泵過(guò)程中，同步下入減級(jí)潛油電泵。從2009年以來(lái)，在適合的油井上應(yīng)用2口井。在泵排量保持基本不變的條件下，平均單井有功功率由30.95Kw下降到26.88Kw，降低4.08kw。節(jié)電率達(dá)到13.17%。平均單井日耗電由743kwh下降到645kwh，日節(jié)電98kwh，系統(tǒng)效率由28.49%提高到29.21%,提高了0.72個(gè)百分點(diǎn)。平均單井裝機(jī)功率由26Kw下降到22Kw，降低4Kw。理論上節(jié)電率可以達(dá)到10%以上。應(yīng)用減級(jí)泵利用作業(yè)檢泵時(shí)機(jī)，替換原常規(guī)潛油泵，不需要增加施工成本及作業(yè)費(fèi)用。
1.4 更換應(yīng)用小排量減級(jí)泵效果
分析檢泵井產(chǎn)液量較小，供液能力不足，同樣利用檢泵的時(shí)機(jī)，應(yīng)用小排量減級(jí)泵。自去年以來(lái)，在適合的油井上應(yīng)用2口井。泵排量由175型下降到100型，裝機(jī)功率由39Kw下降到22Kw，降低17Kw，達(dá)到了降低節(jié)能降耗目的。平均單井有功功率由39.28 Kw下降到26.01Kw，有功功率降低13.27Kw，節(jié)電率為33.55%，平均單井日耗電由943kwh下降到624kwh，日節(jié)電319kwh，系統(tǒng)效率由18.33%提高到24.60%。提高了6.33個(gè)百分點(diǎn)，見(jiàn)表2。分析表明，在產(chǎn)量基本保持不變的情況下，更換應(yīng)用小排量減級(jí)泵，可以大幅度的降低裝機(jī)功率和消耗功率，能夠取得比較好的節(jié)能效果，有效地提高了各項(xiàng)指標(biāo)。
表2換小排量應(yīng)用減級(jí)泵效果統(tǒng)計(jì)表
項(xiàng)目 泵型
（m3/d） 裝機(jī)功率
（Kw） 日產(chǎn)液
（t/d） 排量效率
（%） 有功功率
（Kw） 日耗電
（Kwh） 系統(tǒng)效率
（%） 節(jié)電率
（%）
應(yīng)用前 175 39 117 66.57 39.28 943 18.33 33.55
應(yīng)用后 100 22 113 113.00 26.01 624 24.60
差值 -75 -17 -4 46.43 -13.27 -319 6.33
1.5 自動(dòng)補(bǔ)償控制柜
根據(jù)現(xiàn)有的電泵井的能耗情況，對(duì)能耗較大的1口井應(yīng)用了自動(dòng)補(bǔ)償控制柜。有功功率由57.03Kw下降到56.47Kw，有功功率降低0.57Kw，節(jié)電率為6.25%，平均單井日耗電由1455kwh下降到1364kwh，日節(jié)電91kwh，系統(tǒng)效率由25.78%提高到26.50%，提高了0.68個(gè)百分點(diǎn)，見(jiàn)表3。工作原理是采用電子技術(shù)對(duì)電壓、電流實(shí)時(shí)采樣，通過(guò)對(duì)采樣數(shù)據(jù)和設(shè)定值比較，取得電壓、電流實(shí)時(shí)相位差，計(jì)算所需無(wú)功補(bǔ)償量，然后自動(dòng)控制相應(yīng)數(shù)組電容投入電網(wǎng)，完成對(duì)系統(tǒng)無(wú)功功率的補(bǔ)償。該裝置安裝后效果明顯，電流由37.47A下降到31.07A、功率因數(shù)由0.847提高到0.998，反映有功、無(wú)功都在下降，機(jī)組進(jìn)入穩(wěn)步運(yùn)行狀態(tài)。
表3自動(dòng)補(bǔ)償控制柜效果對(duì)比表
項(xiàng) 目 泵型
（m3/d） 日產(chǎn)液
（t/d） 排量效率
（%） 無(wú)功功率
（Kw） 有功功率
（Kw） 日耗電
（Kwh） 系統(tǒng)效率
（%） 節(jié)電率（%）
應(yīng)用前 250 264 105.60 35.79 57.03 1455 25.78 6.25
應(yīng)用后 250 267 106.80 3.58 56.47 1364 26.50
差 值 0 3 1.20 -32.22 -0.57 -91 0.68
1.6應(yīng)用新技術(shù)取得節(jié)能效果
2009年以來(lái)，全廠范圍內(nèi)應(yīng)用各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)共計(jì)12口井。在產(chǎn)液量保持基本不變的情況下，平均單井有功功率由37.01Kw下降到29.22Kw，有功功率降低7.79Kw，節(jié)電率為20.96%，平均單井日耗電由946kwh下降到748kwh，日節(jié)電198kwh，系統(tǒng)效率由21.57%提高到25.29%，提高了3.44個(gè)百分點(diǎn)。
二、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)
自2009年以來(lái)，某廠共應(yīng)用了4項(xiàng)節(jié)能技術(shù)措施，節(jié)能降耗效果不盡相同。按照電價(jià)0.57元/kwh計(jì)算，中壓變頻器每套多投入成本8萬(wàn)元，補(bǔ)償控制柜每套多投入4萬(wàn)元，稀土永磁電機(jī)每臺(tái)多投入1.5萬(wàn)元，減級(jí)泵每臺(tái)套與原電泵價(jià)格相同。暫算3年各項(xiàng)措施取得的經(jīng)濟(jì)效益為節(jié)電取得效益與投入之間的差值。
經(jīng)濟(jì)效益=日節(jié)電×電價(jià)×年度×360-投入成本
（1）中壓變頻效益=288×0.57×3×360×10-4-8=9.73萬(wàn)元；
（2）稀土永磁電機(jī)效益=34×0.57×3×360×10-4-1.5=0.51萬(wàn)元；
（3）減級(jí)泵效益=（98+319）/2×0.57×3×360×10-4=12.87萬(wàn)元；
（4）補(bǔ)償控制柜效益=91×0.57×3×360×10-4-4=1.60萬(wàn)元。
分析表明，減級(jí)泵應(yīng)用效果最好，其次為中壓變頻器，第三為補(bǔ)償控制柜。
三、結(jié)束語(yǔ)
潛油電泵井雖然耗能較高，但節(jié)能降耗潛力較大，只要采取合理節(jié)能措施，應(yīng)用節(jié)能新技術(shù)，優(yōu)化方案設(shè)計(jì)，可以有效的降低潛油電泵井耗電量。減級(jí)泵經(jīng)濟(jì)效益最好，其次為中壓變頻器，第三為補(bǔ)償控制柜。中壓變頻器的節(jié)能效果最好，其次為減級(jí)泵，第三為補(bǔ)償控制柜。根據(jù)單井的實(shí)際生產(chǎn)情況，可以大力推廣應(yīng)用先進(jìn)的新技術(shù)節(jié)能降耗技術(shù)措施。
參考文獻(xiàn)：
[1] 宋祖德.潛油電泵管理手冊(cè)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1988.

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