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葡萄花油田机械效率对节电的影响

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1葡萄花油田机械效率对节电的影响

葡萄花油田以机械采油为主,抽油机利用油井内采油器械的往复运动,产生对油层的吸抽压力,使地下石油沿着采油管道向上运动已达到出油的效果。现阶段葡萄花油田普遍采用的抽油机是游梁式抽油机,即在电动机的驱动下,以平衡杆一端的标配平衡块带动抽油杆,使井下的抽油泵做往返活塞式运动,将石油从井下抽出地面,抽油机系统是由地面和井下两大部分组成,机械效率受各部分效率影响,不仅包括地面系统电动机、减速箱、四连杆等部分,同时也受泵、抽油杆柱、油套管柱等影响。机械效率低使得葡萄花油田采油消耗大量的电力,这不仅造成机械损耗加大,更浪费能源,加大了生产成本,这些电力的一半是被采油机的电机所消耗掉。抽油机出油率低同时消耗大量的电力,给油田效益带来很大的阻力。所以必须分析机械效率的影响,改进采油方法,节约能耗,提高效率节约生产成本,减少资源的浪费,保证油田低成本运行和高效生产。经过分析,机械效率低下主要由抽油机效率所引起,而抽油机作业过程中能量消耗因素很多,经过分析具体有以下几方面:

2电动机自身的损耗

电动机是驱动抽油机工作的主要设备,也是抽油机耗电的主要设备。它在电力损耗上主要表现在输出损耗和不当操作损耗。输出损耗是当前电动机的输出功率在接近额定功率的条件下工作时,电动机的能量损耗比较严重。因为电动机的效率已经接近了额定效率,其负荷剧烈程度加大,同时在采油系统工作中,电动机的输出功率会出现瞬时功率极大值,而极大值可能超过额定功率;也会出现瞬时功率极小值,极小值很可能因为电动机不输出功率的情况下出现输出功率远超出额定功率的变化范围,而有负功率产生。如此一来,电动机的效率降低,所带来的损耗也就会随之变大。有的采油设备所产生的电动机的损耗高达30%~40%,十分严重。如果功率不匹配,将会严重影响机械效率,出现电力损耗,影响经济性。同时机器本身因长时间工作所出现的机械疲劳和自然磨损所呈现的一定程度电量的增加状态。另一种是操作人员没有按照正确方法和操作顺序进行采油作业所造人为电动机电量的增加。这两种电动机损耗电量现象都应及时对其进行维护处理,以免长期工作造成电能过度消耗。

2.1机械系统中带传动导致能耗

带传动,是在带轮上的柔性带进行动力传递的一种机械运动方式,在机械系统中,因为带传动所导致的能量损失一般分为两种。其中一种是因为弹性滑动、打滑,或者皮带与轮槽径向滑动摩擦而造成的能量消耗和损失,和所载负荷有关。另一种是因为多条皮带同时传动,各种皮带之间存在长度误差,如皮带轮槽出现误差,就会造成能量消耗。

2.2机械的磨损损耗

不同类型的抽油机,在结构、参数、以及机械组合都不尽相同,但是每个抽油机都存在着机械磨损,对整个系统有着不同的影响,包括皮带、减速箱、连杆、齿轮等等,减速箱所导致的能耗问题主要是指齿轮损失与轴承损失。采油系统中减速箱的三副轴承都是滚动轴承,由于采油的转速和轴的直径的增大,轴承的能耗损失会随之而增大,且在齿轮传动时,就要发生摩擦,内部齿轮摩擦变形,因而带来能量的消耗、损失,同时受保养,润滑油脂等影响较大,皮带是带动部分部件,经长时间运转产生摩擦造成损耗,这些机械运动装置经长时间工作运转,其工作效率已经大打折扣,要保持原有工作效率就会对电量的消耗大幅增加,不但加大电量消耗,而且容易引起严重的机械故障,造成生产设备损坏,影响油田生产。

2.3机械系统中抽油杆、抽油泵和抽油管柱导致能耗

抽油杆上下往复运动,才能完成采油。在上下冲程过程中都会出现抽油杆和油管摩擦、韩流发生摩擦。导致能耗的损失。机械系统中抽油泵所造成的能量消耗一般有三个原因,一是机械能量消耗,这由于柱塞和泵筒或者衬套之间的进行机械摩擦所导致的能耗产生,二是容积能量消耗,这种损失主要指柱塞与泵筒或者衬套之间漏失所产生的能量消耗,一般损失与漏失量成正比,因此减少柱塞与泵筒或者衬套之间的漏失,能够较好地降低容积能量消耗损失。三是水力能量消耗。这种能量消耗主要是指原油流经泵阀时由于水力阻力引起的能量消耗。抽油管柱能量消耗主要是能量消耗和水力损失,由油管漏失和井液沿油管流动引起的能耗。

2.4客观设施的损耗

由于新开发的油井基础条件相对较差,采油配套设施不完备,架设输电线路较长和抽油机数量少而形成电力能耗较高,采油效益也会受到一定影响。

3应对方法

针对葡萄花油田机械效率损耗电能的影响因素,提出了几点提高机械效率的节电方法:

3.1提高电动机的负载率

电机低负荷率下的效率低和功率因数低是抽油机浪费电能的原因之一,设计机械采油系统的电机和负载情况,保证电机负载率达到最佳负载率,电动机负载率提高7-12%,系统效率平均提高3%左右,当电机负载率低于25%时,就应该考虑更换低一个容量级别的电动机,而达到节电要求[5]。

3.2选用合理抽油机

加强葡萄花油层地质基础理论和现场测试研究,分析选用适合区域的抽油机,如果条件允许,尽可能使用节能型抽油机。且由于油井井况多变,因此要经常调节平衡,以有效的功率比值来分析整体的机械效率,损耗最低的抽油机械提取采油参数,达到抽油效率高,电能损耗小。改变机械部件组合,由于抽油机的不同各个部件组合会产生不同的机械效率,以现场数据分析为基础,尽可能调整和使用一些高效率低损耗的零部件,如高效传动带、高效深井泵等新型节能高效装备,降低整体系统的磨损,进而提升机械效率,使电能损耗降低。

3.3安装自动调节装置

通过测量电动机电压,调整电动机功率因数和运行电流数,来自动设定电动机运行,以此来调整电机电压大小,此自动装置的安装使用,也可以最大限度的控制抽油机的工作状态,分析原油供应是否充足,来调节采油机电机功率,加快采油进度。保证抽油机不做无效的运转,以得到节电的效果。

3.4对工作人员进行培训和节能教育

人是工作的主体,虽然抽油机机械效率影响着节电的成果,但是人为因素也极为重要,要使工作人员认清节电重要性,要熟练掌握节电操作方法流程,同时工作期间要严格遵守各项规章制度,以减少电力资源的浪费现象。

4结论

葡萄花油田机械效率的提高能充分的为现阶段油田节电、节能等成本控制提供支持,通过提出的应对方法,使葡萄花油田的机械效率有了很大改进,鉴于油田稳保产量,降低能耗,增大效益的和谐发展的开发方式的提出,相信葡萄花油田提升机械效率节电方法在油田的应用也会更加广泛。

作者:赵晶阳 单位:大庆油田公司第七采油厂第二油矿712队

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