抽油机平衡度与能耗的关系

60 油气田地面第28卷第9期(2009．9) doi：10．3969／j．issn．1006-6896．2009．09．036 抽油机平衡度与能耗的关系 陈永明(大庆油田采油九厂) 摘要：大庆油田采油九厂应用节能电机 后，部分井平衡度不能调整到规定的范围 内。针对影响机采管理指标的实际问题，根 据标准井抽油机平衡度与能耗测试结果，运 用数学和统计学的方法，开展小电流抽油机 井平衡判定标准现场测试试验，摸索应用节 能电机后，抽油机电流平衡度与能耗之间的 关系。通过试验，归纳出平衡度与能耗的数 学关系以及较小电流井的平衡标准，进而说 明平衡度调整对节能降耗工作重要性。 关键词：抽油机平衡度；小电流井； 衡标准 1 问题的提出 永磁同步电动机拖动系统由于启动转矩大，具 有宽范围的高效率区，超高功率因数，解决了大马 拉小车问题，逐渐被油田所接受。永磁电机逐步取 代Y系列电机后，功率因数提高0．85以上，有效 功率提高92％以上，综合节电率最高达22％，成 为抽油机动力装置主要设备。但是，应用这种节能 型电机后，抽油机井电流变小，油田生产中常用的 电流法判定平衡的方法在这些小电流抽油机井日常 管理中出现一些问题：一是用电流法调平衡，无法 达到平衡度大于85％的标准，需要反复多次调整 才能达到电流平衡；二是电流法判断平衡存在负功 率、假平衡现象的缺陷。 针对上述问题，开展了小电流抽油机井平衡判 定标准现场测试试验，摸索应用节能电机后，抽油 机电流平衡度与能耗之间的关系。 2 普通电机抽油机平衡度与能耗关系 试验时首先应用37kW三相异步非节能电机， 在冲程、冲次一定的情况下，保证液面在一定深 度，调整抽油机平衡度在55％～120％，测试并录 取上下电流，3min耗电等资料。根据实测数据， 应用数理统计方法计算日耗电的置信区间及其对应 的平衡度范围，进而分析平衡度与日耗电的关系。 根据实测数据绘制不同液面下日耗电与平衡度 的关系曲线，利用趋势线模拟出日耗电与平衡度的 源井时，对测井发现的含水层，应尽可能安装过滤 器，增加开采层位。 (4)加强地下水管理，建立合理的开采， 限制水源井水位大幅下降。 (5)建立地下水监测网，以加强水情监测和 预报。 2．2水质变化趋势预测 水源地的水质主要受地表水体，农业生产，地 下水的水动力、水化学作用影响。地表水体和农业 生产的污染物在进入地下水时，经过地层的天然溶 滤作用，对地下水水质的影响要小于地下水的水动 力和化学作用。地下水在开采过程中随着地下水位 的下降，氧气进入含水层被疏干的地带，促使岩层 中硫、铁、锰以及氮的化合物的氧化作用加强，加 剧了金属硫化物的氧化作用，因此地下水在开采过 程中会出现溶解性总固体，硬度，铁、锰含量增高 和pH值降低的现象。 2．3水源地开采对周围取水构筑物的影响 水源地在开采过程中，由于开采量相对较大， 会造成水源地附近地下水水位的下降，在水源地影 响半径之内的取水构筑物都会受到影响。布设水源 地时，应考虑对已经建成的水源地及其他取水构筑 物的影响，尽量远离给排水点，避免水源地开采过 程中造成相互影响。 3 结语 (1)潜水含水层多为粉一细砂，实际水源地开 采过程中，不宜采用大型、集中式的水源地供水， 同时应根据地表水体的补给情况，适当调整水源地 的开采量。 (2)傍河潜水的开发利用，对于沿河区域的水 源地开发极为重要，在利用地下水的同时应兼顾环 境工程地质问题，对可能发生的地质问题进行预 测，并应提出治理措施。 (栏目主持关梅君) ¨¨t¨¨¨．t；z{=J，ft--，¨． 平 万方数据 油气田地面工程第28卷第9期(2009．9)61 二次关系式，进而求得不同平衡度下日耗电近似 值。以液面在600m时日耗电近似值与平衡度数 据为例，日耗电与平衡度的二次关系式为 Y一0．1092x2—21．743x+1240．8 根据该分别计算不同平衡度下的日耗电 近似值，应用相同的方法分别计算液面在700m 和800m时不同平衡度对应的日耗电近似值。 利用统计学中单侧置信区间理论分析平衡度在 85％～115％，日耗电叉的置信水平为0．95的置 信区间。 ， C 、 E={x±兰￡导(咒一1)} ‘4-。 ’ 式中艾为平均日耗电(169．4kW·h)；S为方 差；行为所取样本数量(数值为7)；tO-(挖一1)为统 计系数，可查表得到。 计算结果为：E一{85．81，253．0) 计算结果表明，平衡度在85％～115％的日耗 电置信水平为0．95所确定的置信区间，也就是抽 油机日耗电分布可信的区间，是符合实际的，验证 了采油九厂将抽油机平衡度标准制定在85％～ 115％的合理性。 将平衡度范嗣扩大到70％～130％，则日耗电 的置信区间为：{一674．3，1056．9}，说明由平衡 度在70％～130％的日耗电置信水平为0．95所确 定的置信区间，也就是抽油机E1耗电分布不可信的 区间，是不符合实际的。 同时还可以算出液面在600m时，平衡度为 99．6％时Et耗电最低，说明平衡度在该点最节能； 且平衡度每增加5％，平衡度在该点单侧相差5％ 的两个点对应的日耗电差值增加5．5kw·h。 3 节能电机抽油机平衡度与能耗关系 试验时应用永磁15kW节能型电机，并将冲 次调整为3r／rain，按照三相异步非节能电机试验 步骤进行测试和录取数据。仍然采用非节能电机数 据处理方法和步骤进行数据分析处理。 液面在600m时，日耗电与平衡度的二次关 系式为 Y=0．0147x2—2．9686x+226．35 根据该公式分别计算不同平衡度下的日耗电 近似值，应用相同的方法分别计算液面在700m 和800时不同平衡度对应的日耗电近似值。 利用统计学中单侧置信区间理论分析平衡度在 85％～115％，日耗电叉的置信水平为0．95的置 信区间。 E一{76．4，79．6} 结果表明，平衡度在85％～115％的日耗电置 信水平为0．95所确定的置信区间，也就是抽油机 日耗电分布可信的区间，是符合实际的。 将平衡度范围扩大到70％～130％，则日耗电 的置信区间为：E一{65．1，96．7}，说明由平衡度 在70％～130％的日耗电置信水平为0．95所确定 的置信区间，也就是抽油机日耗电分布可信的区 问，也是符合实际的。 这表明应用该种类型电机的抽油机井的合理平 衡度范围是可以扩展的。 同时还可以算出液面在600m时，平衡度为 101．0％日耗电最低，说明平衡度在该点最节能； 且平衡度每增加5％，平衡度在该点单侧相差5％ 的两个点对应的El耗电差值增加0．73kW·h。 4 小电流抽油机平衡度与能耗的关系 利用统计学中单侧置信区间理论分析平衡度在 85％～100％，日耗电X的置信水平为0．95的置 信区间。 E一{29．04，37．90) 结果表明，平衡度在85％～100％的日耗电置 信水平为0．95所确定的置信区间，也就是抽油机 日耗电分布可信的区间，是符合实际的。将平衡度 范围扩大到60％～100％，则日耗电的置信区间 为：E一{22．10，59．30)；将平衡度范围扩大到 50％～100％，则日耗电的置信区间为：E一 {17．99，72．58)；将平衡度范围扩大到40％～ 100％，则日耗电的置信区间为：E={13．15， 88．53}；将平衡度范围扩大到30％～100％，则日 耗电的置信区间为：E一{7．57，107．14}；将平衡 度范围扩大到20％～100％，则日耗电的置信区间 为：E一{一2．83，132．52)。 5 结语 (1)使用非节能电机的抽油机井的平衡度范围 在85％～115％，能耗最低，并且平衡度对能耗的 影响较大，平衡度每增加5％，平衡度在该点单侧 相差5％的两个点对应的日耗电差值增加5．5kW·h。 因此及时调整抽油机井平衡度，使其在合理范围 内，对节能降耗工作的意义是非常重要的。 (2)使用节能型电机的抽油机井的平衡度对耗 电的影响较小，平衡度每增加5％，平衡度在最佳 平衡度单侧相差5％的两个点对应的日耗电差值仅 增加0．73kW·h，因此其合理平衡度范围可以适 当放宽。 (栏目主持关梅君) 万方数据 抽油机平衡度与能耗的关系 作者： 陈永明， Chen Yongming 作者单位： 大庆油田采油九厂 刊名： 油气田地面工程 英文刊名： OIL-GASFIELD SURFACE ENGINEERING 年，卷(期)： 2009，28(9) 被引用次数： 0次 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_yqtdmgc200909036.aspx 授权使用：长江大学(cjdx)，授权号：d6b8d70f-9490-410f-9bc2-9e1500ab8909 下载时间：2010年10月20日