目前在用的多數(shù)抽油機井節(jié)能技術(shù)已趨成熟。抽油機井節(jié)能技術(shù)主要分為三類:節(jié)能型抽油機、節(jié)能電機、節(jié)能配電箱。對于新油井,應(yīng)首選節(jié)能型抽油機;其次是選擇節(jié)能電機和節(jié)能的配電技術(shù)。
抽油機節(jié)能設(shè)備分類及實施原則
節(jié)能型抽油機目前有兩種:一是曲游梁抽油機;二是雙驢頭抽油機。節(jié)能抽油機為成熟技術(shù)。更換實施原則:由于節(jié)能型抽油機投資回收期相對較長,所以僅對超期服役的淘汰機型實施更換節(jié)能型抽油機。
節(jié)能電機主要包括永磁電機、高轉(zhuǎn)差電機(含高轉(zhuǎn)差多功率自動調(diào)速電機)、低速多功率電機、高啟動轉(zhuǎn)矩電機、高啟動轉(zhuǎn)矩雙速雙功率電機等。節(jié)能電機為成熟技術(shù)。更換實施原則:對于不具備轉(zhuǎn)螺條件井,無其它節(jié)能設(shè)備的抽油機井可實施更換節(jié)能電機。具體應(yīng)用條件是:
第一,對于啟動不困難,電機利用率低、功率因數(shù)低的抽油機井采用永磁電機技術(shù)。第二,對于產(chǎn)液量變化呈現(xiàn)周期性變化和供液不足的井采用雙速電機技術(shù)。第三,對于啟動困難的抽油機井可采用高啟動轉(zhuǎn)矩電機。第四,對于其它條件適合應(yīng)用節(jié)能電機的抽油機井采用多功率電機技術(shù)。
節(jié)能配電箱技術(shù)主要有:Y-Δ轉(zhuǎn)換技術(shù)、電容補償技術(shù)(含自動補償)、電機跟蹤調(diào)壓技術(shù)、抽油機柔性啟動技術(shù)(抽油機變頻)、抽油機電機斷續(xù)供電技術(shù)和濾波節(jié)能技術(shù)等。節(jié)能配電箱為成熟技術(shù)。但是由于節(jié)能配電箱與電機相比,具有有效周期短、調(diào)整有一定的難度,且防盜性能差。因而建議慎重使用節(jié)能配電箱。
抽油機節(jié)能設(shè)備的節(jié)能數(shù)據(jù)
在節(jié)能抽油機方面,2007年,在采油五礦試驗20口井,更換前后對比,裝機功率下降19.03kW,有功功率下降2.71kW,節(jié)電率23.77%;系統(tǒng)效率提高1.20個百分點,噸液百米耗電下降0.18 kW.h。
在節(jié)能電機方面,根據(jù)節(jié)能原理可分為四類:高轉(zhuǎn)差率電機、雙速雙功率電機、永磁電機和雙功率電機。
下偏杠鈴抽油機的改造
截至2007年12月底,薩中開發(fā)區(qū)共有抽油機井5768口,其中常規(guī)型游梁式抽油機3700多臺,約占抽油機總數(shù)的64%。為了降低機采井能耗,充分利用好現(xiàn)有設(shè)備,開展了常規(guī)抽油機改造為下偏杠鈴抽油機技術(shù)研究。
下偏杠鈴基本節(jié)能原理是:通過在游梁尾部加裝杠鈴,使杠鈴產(chǎn)生的扭矩隨著游梁擺角的變化而變化。當(dāng)下偏杠鈴的重心與游梁中心軸連線成水平位置時,其平衡力臂最大,此時產(chǎn)生的扭矩也最大,正好來平衡抽油機懸點的最大載荷產(chǎn)生的最大扭矩,此時下偏杠鈴產(chǎn)生的扭矩曲線峰值與懸點載荷產(chǎn)生的扭矩曲線峰值基本同步,且方向相反,兩者疊加后,使減速箱輸出軸扭矩變小或變化幅度減緩,這樣就降低了電機的輸出功率達(dá)到節(jié)能降耗效果,見下圖。
通過優(yōu)化計算,改造機采用內(nèi)插式下偏杠鈴,下偏角度23°,杠鈴重量30kN左右。
截至2008年11月底,共改造安裝3口井,見到一定的節(jié)能效果。首先是電機工作效率得到改善。改造后,試驗井平均負(fù)功由-2.40kW變?yōu)?-1.49kW,說明電機工作效率得到改善。同時,電機功率因數(shù)由0.534上升到0.604,提高幅度13.1%,減少了電網(wǎng)輸送無功負(fù)荷,從而降低電能損失。
其次是節(jié)電效果較明顯,F(xiàn)場試驗3口井,安裝杠鈴后平均有功功率由11.99kW下降到10.7kW,有功節(jié)電率10.73%,平均系統(tǒng)效率由 31.05%提高到36.17%,提高了5.12個百分點;噸液百米耗電由0.87kW.h下降到0.76kW.h,下降幅度12.6%。