目前采油技術(shù)包括有桿泵、電潛泵、水力泵、氣舉等。其中,有桿泵抽油工藝是應(yīng)用最早也是最為廣泛的人工舉升方法,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,有桿泵抽油設(shè)備不斷完善,在各種人工舉升采油方法中,有桿泵仍居于首要地位。我國陸上大約有14萬口油井,75%以上的油井使用有桿泵采油方式。全世界油田多達(dá)幾百萬口井,除中東地區(qū)多數(shù)是自噴井外,多數(shù)采用有桿泵采油技術(shù)。
抽油泵已經(jīng)由古老的襯套泵發(fā)展成高泵效、節(jié)能以及適應(yīng)不同抽油需要的多功能抽油泵。隨著材料科學(xué)和制造工藝的迅速發(fā)展,抽油桿已經(jīng)發(fā)展成重量輕、高強(qiáng)度、耐腐蝕等許多優(yōu)點(diǎn)的高強(qiáng)度抽油桿,能夠滿足不同抽油工況的需要。近些年,與抽油系統(tǒng)相配套的抽油設(shè)備在抽油機(jī)井中應(yīng)用的規(guī)模不斷擴(kuò)大。相繼產(chǎn)生了以管柱錨定工具、氣錨、不壓井作業(yè)工具為代表的井下配套工具。
以目前應(yīng)用最廣泛的游梁式抽油機(jī)抽油系統(tǒng)為例加以介紹,見圖1,該系統(tǒng)由三部分組成:一是地面部分——游梁式抽油機(jī),它由電動機(jī)、減速箱和四連桿機(jī)構(gòu)(包括曲柄、連桿和游梁)等組成;二是井下部分——抽油泵(包括吸入閥、泵筒、柱塞和排出閥等),它懸掛在套管中油管下端,可分為桿式泵和管式泵;三是聯(lián)接地面抽油機(jī)和抽油泵的中間部分——抽油桿柱,它由一種或幾種直徑的抽油桿和接箍組成。
抽油機(jī)的節(jié)電技術(shù)主要有兩大類:一是開發(fā)不同類型的抽油機(jī)節(jié)能電機(jī),如超高轉(zhuǎn)差率電動機(jī)、三相永磁同步電機(jī)、高啟動轉(zhuǎn)矩雙定子結(jié)構(gòu)電機(jī)和電磁調(diào)速電機(jī)等。但由于資金投入太大,在許多油田用節(jié)能電機(jī)取代普通異步電機(jī)...
承 [A6185-0035-0019] 防盜偏心采油樹 [A6185-0028-0020] 螺桿鉆具密封球鉸接萬向軸 [A6185-0051-0021] 一種雙向錨定封隔器 [A6185-0203-0...
游梁式抽油機(jī)和塔式抽油機(jī)系統(tǒng)對比有什么優(yōu)點(diǎn)?
1、游梁式抽油機(jī)應(yīng)用較廣泛,是目前各大油田廣泛使用的一種采油設(shè)備。其主要由游梁—連桿——曲柄機(jī)構(gòu)和 減速箱、動力設(shè)備、輔助裝置四大部分組成。主要配件有底座、減速箱、曲柄、平衡塊...
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1 第一章 抽油機(jī) —深井泵采油 機(jī)械舉升采油方式是目前大慶油田的最主要的、也是應(yīng)用最為廣泛的是采油方 式。在機(jī)械舉升工藝中,抽油機(jī) —深井泵采油是應(yīng)用井?dāng)?shù)最多的舉升工藝。在本章節(jié) 中,重點(diǎn)介紹抽油機(jī) —深井泵采油的基礎(chǔ)理論、技術(shù)發(fā)展、測試技術(shù)以及節(jié)能新技術(shù) 的應(yīng)用。 第一節(jié) 抽油機(jī)—深井泵抽油裝置及基礎(chǔ)理論計算 抽油機(jī)—深井泵采油方式,簡稱為抽油機(jī)采油方式。本節(jié)介紹的主內(nèi)容是抽油機(jī) 裝置的構(gòu)成,抽油機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及抽油機(jī)舉升工藝的基礎(chǔ)理論。 一、抽油機(jī) —深井泵抽油裝置 抽油機(jī)—深井泵抽油裝置 是指由抽油機(jī)、抽油桿、深井泵組成的抽油系統(tǒng)。它 借助于抽油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動,將動力機(jī)(一般為電動機(jī))的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)楣?桿的上下往復(fù)運(yùn)動,用抽油桿帶動深井泵柱塞進(jìn)行抽油。 (一)抽油機(jī) 抽油機(jī)是抽油機(jī) —深井泵抽油系統(tǒng)中的主要地面設(shè)備。游梁式抽油機(jī)主要由游梁 -連桿 -曲柄機(jī)構(gòu)、減速箱、動力
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針對抽油機(jī)井油管存在偏磨和腐蝕問題,試驗(yàn)玻璃鋼管采油。結(jié)果表明,玻璃鋼管和抽油桿沒有明顯的偏磨和腐蝕,展示了玻璃鋼管在治理油井偏磨和腐蝕方面具有一定的優(yōu)越性。但試驗(yàn)初期由于對玻璃鋼的特性認(rèn)識不夠,造成應(yīng)用玻璃鋼管采油后,柱塞沖程損失大、泵效低,生產(chǎn)周期短。分析玻璃鋼材料的縱向彈性模量小造成沖程損失大、管柱承受周期性交變載荷造成絲扣損壞。為此,采用尾管加重和油管錨定的方式,現(xiàn)場應(yīng)用表明改進(jìn)后能有效提高泵效,延長油井生產(chǎn)周期。
游梁式抽油機(jī)的基本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,使用方便,特別是它可以長期在油田全天候運(yùn)轉(zhuǎn),使用可靠。因此,盡管它存在驢頭懸點(diǎn)運(yùn)動的加速度較大、平衡效果較差、效率較低、在長沖程時體積較大和笨重等缺點(diǎn),但仍然是應(yīng)用最廣泛的抽油機(jī)。
游梁式抽油機(jī)的工作原理是:由動力機(jī)供給動力,經(jīng)減速器將動力機(jī)的高速轉(zhuǎn)動變?yōu)槌橛蜋C(jī)曲柄的低速轉(zhuǎn)動,并由曲柄—連桿—游梁機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)槌橛蜋C(jī)驢頭的上、下往復(fù)運(yùn)動,經(jīng)懸繩器總成帶動深井泵工作。
游梁式抽油機(jī)的主要部件有:提供動力的動力機(jī);傳遞動力并降低速度的減速器;傳遞動力并將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變成往復(fù)運(yùn)動的四桿機(jī)構(gòu)(曲柄、連桿、游梁、支架及橫梁和底座);傳遞動力并保證光桿做往復(fù)直線運(yùn)動的驢頭及懸繩器總成;使抽油機(jī)能停留在任意位置的剎車裝置以及為使動力機(jī)能在一個較小的負(fù)載變化范圍內(nèi)工作的平衡裝置等。
游梁式抽油機(jī)根據(jù)平衡方式不同可分為:游梁平衡型、曲柄平衡型、復(fù)合平衡型、氣動平衡型。
游梁式抽油機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)型式不同可分為不同抽油機(jī)。
常規(guī)型游梁式抽油機(jī):驢頭和曲柄連桿機(jī)構(gòu)分別位于支架前后,平衡角為零的游梁式抽油機(jī)。
前置型游梁式抽油機(jī):驢頭和曲柄連桿機(jī)構(gòu)均位于支架前面的游梁式抽油機(jī)。
異相型游梁式抽油機(jī):驢頭和曲柄連桿機(jī)構(gòu)分別位于支架前后,平衡角不為零的游梁式抽油機(jī)。
雙驢頭型游梁式抽油機(jī):懸掛光桿的驢頭和曲柄連桿機(jī)構(gòu)分別位于支架前后,在一沖程過程中,后臂長度和連桿長度不為常數(shù)的游梁式抽油機(jī)。
摘要:為提高油田采油系統(tǒng)1140V供電系統(tǒng)的功率因數(shù),在對油田抽油機(jī)負(fù)荷特點(diǎn)和運(yùn)行狀態(tài),以及抽油機(jī)電動機(jī)無功補(bǔ)償?shù)拇嬖趩栴}、影響因素等進(jìn)行詳細(xì)分析基礎(chǔ)上,研制了一種用電抗器控制無功的無功功率動態(tài)補(bǔ)償箱,并詳細(xì)介紹了補(bǔ)償箱的技術(shù)特點(diǎn)、使用方法和實(shí)際應(yīng)用情況。
關(guān)鍵詞:配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償無功功率電動機(jī)
1 引言
油田采油抽油機(jī)用電環(huán)境惡劣,人為竊電現(xiàn)象十分普遍,為防竊電油田抽油機(jī)電動機(jī)不得不采用1140V電壓等級供電。為降低供電系統(tǒng)低壓線路損耗,抽油機(jī)供電多采用變壓器-電動機(jī)單元接線方式。由于抽油機(jī)工況復(fù)雜、供電電壓偏高和供電方式的特殊性,給采油供電系統(tǒng)無功補(bǔ)償設(shè)備選擇及無功補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)增加了難度,導(dǎo)致供電系統(tǒng)的功率因數(shù)長期偏低,一般在0.3~0.4左右,個別井功率因數(shù)在0.2以下。而電能計量則同時計量消耗有功電量和無功電量。
這種情況必然導(dǎo)致供電系統(tǒng)網(wǎng)損過大,供電部門要向采油單位收取功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi),這對采油單位無疑增大采油生產(chǎn)的成本,使采油生產(chǎn)的整體經(jīng)濟(jì)效益下降。為使抽油機(jī)供電功率因數(shù)達(dá)到規(guī)定的要求,解決好1140V抽油機(jī)電動機(jī)系統(tǒng)的無功問題,對抽油機(jī)負(fù)荷特點(diǎn)、電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等問題進(jìn)行了認(rèn)真研究,研制1140V的無功補(bǔ)償及電動機(jī)控制箱,實(shí)際使用表明能很好地抽油機(jī)這種特殊負(fù)荷的無功問題。
2 抽油機(jī)負(fù)荷特點(diǎn)及運(yùn)行狀態(tài)
2.1 抽油機(jī)負(fù)荷特點(diǎn)
不同油井抽油機(jī)的負(fù)荷曲線不同,抽油機(jī)負(fù)荷是一種與井下工況和平衡情況有關(guān),依抽油機(jī)沖程為周期連續(xù)變化的周期性負(fù)荷。
(1)抽油機(jī)負(fù)荷是變化極大的連續(xù)周期性負(fù)荷。變化頻率常用沖程表示,抽油機(jī)沖程一般來說為6~12次/分鐘,即變化周期為5~10秒。
(2)變化周期的上下兩個沖程各有一個死點(diǎn),抽油機(jī)停車后再起動時,總是從兩個死點(diǎn)中負(fù)載較大的死點(diǎn)開始起動。因此,要求抽油機(jī)電動機(jī)應(yīng)具有較大的起動轉(zhuǎn)矩。
(3)抽油機(jī)負(fù)荷轉(zhuǎn)矩和功率變化曲線如圖1所示。從圖中可以看出,抽油機(jī)在工作存在發(fā)電運(yùn)行過程,其輸出功率的大小和時間,隨抽油機(jī)工作的實(shí)際工況不同而不同。
抽油機(jī)負(fù)荷特點(diǎn)決定選擇電動機(jī)時,必須按最大扭矩選配電動機(jī)。實(shí)際中考慮到砂卡、結(jié)蠟等異常時,不致因起動困難燒毀電動機(jī),通常還要人為增大電動機(jī)裕量,這無疑加劇“大馬拉小車”現(xiàn)象,使得電動機(jī)長期在低負(fù)荷下運(yùn)行。
電動機(jī)負(fù)載率低影響電動機(jī)的運(yùn)行效率,國家標(biāo)準(zhǔn)GB12497-1995規(guī)定,Y系列37kW的6極電動機(jī)的負(fù)載率在0.40以上時為經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。
一般情況下,電動機(jī)效率、功率因數(shù)與負(fù)載率關(guān)系曲線如圖2所示。圖中a點(diǎn)對應(yīng)的負(fù)載率稱為臨界負(fù)載率β0。從圖2曲線可看出:當(dāng)負(fù)載率β<0.70時,功率因數(shù)隨負(fù)載率下降很快。
功率因數(shù)低下不僅增加電動機(jī)本身損耗,而且給電網(wǎng)造成附加損耗,降低電網(wǎng)供電能力和變壓器設(shè)備的利用率。
2.2 抽油機(jī)電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)分析
根據(jù)對抽油機(jī)負(fù)荷特點(diǎn)和機(jī)理分析,以及大量現(xiàn)場實(shí)際測試可得到如下結(jié)論:
抽油機(jī)電動機(jī)在正常工作時,根據(jù)抽油機(jī)機(jī)械負(fù)荷的變化,電動機(jī)可能有兩種完全不同的工作狀態(tài):當(dāng)電動機(jī)拖動機(jī)械負(fù)荷運(yùn)行時,電機(jī)處于電動機(jī)工作狀態(tài),此時電動機(jī)從電網(wǎng)吸收有功和無功功率;當(dāng)機(jī)械負(fù)荷拖動電動機(jī)運(yùn)行時,電機(jī)處于發(fā)電機(jī)工作狀態(tài),此時電機(jī)從電網(wǎng)吸收無功功率,向電網(wǎng)送出有功功率。
而但無論電動機(jī)工作在那種狀態(tài),都要從電網(wǎng)吸收無功功率。電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時,由電機(jī)理論可知,電機(jī)從電網(wǎng)吸收的無功功率即空載無功功率,其大小與電機(jī)的設(shè)計方法、材料選用和制造工藝等直接相關(guān)。而電機(jī)處于電動機(jī)狀態(tài)時,無功功率變化則與電動機(jī)負(fù)載大小有關(guān),現(xiàn)場實(shí)際測量結(jié)果表明:抽油機(jī)上、下沖程的負(fù)荷變化,會引起1~4kvar無功變化。
3 抽油機(jī)供電系統(tǒng)無功補(bǔ)償研究
油田1140V的抽油機(jī)電動機(jī)絕大多數(shù)采用6kV直配供電、變壓器-電動機(jī)單元接線方式,在變壓器低壓側(cè)計量消耗的有功電量和無功電量,這種系統(tǒng)在電動機(jī)端實(shí)施就地分散無功補(bǔ)償是最佳補(bǔ)償方案。對在電動機(jī)控制箱加電容器進(jìn)行固定補(bǔ)償,筆者和相關(guān)部門做過很多試驗(yàn),試驗(yàn)?zāi)軌虻玫捷^好的補(bǔ)償效果,可以使功率因數(shù)達(dá)到0.85以上。但是,大范圍使用卻暴露出很多問題,難達(dá)到十分理想的補(bǔ)償效果。
3.1 電容器選擇匹配問題
用電容器實(shí)施固定就地補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘?,一般按下式計算確定.
Q=(0.95~0.98)√3 UI (1)
式中:U—電動機(jī)的電壓,kV;
I—電動機(jī)的的空載電流,A。
從計算公式可以看出,當(dāng)電動機(jī)電壓一定時,電動機(jī)的空載電流也是一定的,所以補(bǔ)償容量QC就是固定的。實(shí)踐表明,這種理論上的選擇方法對負(fù)載率較高的電動機(jī),能得到較好的補(bǔ)償效果,而對抽油機(jī)這種工況復(fù)雜、負(fù)載率很低的電動機(jī)補(bǔ)償效果卻很差,功率因數(shù)得不到保證。試驗(yàn)表明,同樣的電動機(jī)、相同的補(bǔ)償容量,電動機(jī)負(fù)載率不同時補(bǔ)償?shù)男Ч煌橛蜋C(jī)周期性負(fù)荷的變化,也會使無功功率發(fā)生變化。
雖然通過實(shí)際測試和進(jìn)行調(diào)試,固定補(bǔ)償在一段時期能保證功率因數(shù)在0.85以上,但之后會隨井下工況變化而發(fā)生改變。另外,抽油機(jī)電機(jī)分22、30、37、45、55kW等多種容量,電機(jī)極數(shù)有六極、八極的不同,電容器規(guī)格也不同,電機(jī)還有新、舊之分(大量電機(jī)經(jīng)過多次修理),這些因素對補(bǔ)償無功都有很大影響。因此,測試和調(diào)試的工作量非常大,而大量的測試和調(diào)試工作現(xiàn)場人員是難以很好完成的。
3.2 過補(bǔ)引起的無功倒送問題
由于抽油機(jī)電動機(jī)補(bǔ)償無功情況復(fù)雜,及使功率因數(shù)達(dá)標(biāo)是用戶追求的目標(biāo),一些文獻(xiàn)介紹固定補(bǔ)償功率因數(shù)能達(dá)標(biāo)的實(shí)例[2],其補(bǔ)償電容器可能會處在過補(bǔ)狀態(tài)。另外,固定補(bǔ)償?shù)目刂撇捎玫氖桥c電動機(jī)同時投切的控制方法,由于補(bǔ)償?shù)臒o功大于電動機(jī)的空載激磁無功,切除時常會引發(fā)自激而損壞電容器。
過補(bǔ)引起的無功倒送是電力系統(tǒng)所不允許的,因?yàn)樗鼤黾泳€路和變壓器的損耗,加重供電線路的負(fù)擔(dān)[3]。因?yàn)椋€路、變壓器電能損耗與電流有效值平方成正比,并不會因?yàn)楣β史此投鴾p小。另外,油田采油供電系統(tǒng)不考慮方向的無功電量計量方式,無功倒送也會使結(jié)算功率因數(shù)降低,使補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益下降。因此,無功補(bǔ)償應(yīng)避免出現(xiàn)過補(bǔ)現(xiàn)象,而抽油機(jī)無功補(bǔ)償情況復(fù)雜,上下沖程負(fù)荷變化很大,采用固定補(bǔ)償使功率因數(shù)達(dá)標(biāo),出現(xiàn)過補(bǔ)是難以避免的。
3.3系統(tǒng)諧波的影響問題
電容器具有一定的抗諧波能力,但諧波含量過大時會對電容器的壽命產(chǎn)生影響,甚至造成電容器的過早損壞。勝利油田采油供電系統(tǒng)用有部分變頻調(diào)速電動機(jī),實(shí)測表明采油供電系統(tǒng)存在諧波的影響問題,而這一問題往往被忽視,導(dǎo)致一些電容器莫名其妙地?fù)p壞。另外,1140V電容器補(bǔ)償投切涌流大,以及電容器大切除時可能發(fā)生自激,這些都是補(bǔ)償設(shè)計必須考慮的問題。
3.4 關(guān)于動態(tài)補(bǔ)償?shù)膯栴}
由于抽油機(jī)電動機(jī)無功補(bǔ)償情況復(fù)雜,大范圍推廣固定補(bǔ)償存在困難和補(bǔ)償效果不理想,如何解決抽油機(jī)電動機(jī)無功補(bǔ)償成為需要研究的課題,大家自然會想到動態(tài)補(bǔ)償?shù)膯栴}。而采油生產(chǎn)采用1140V供電目的是防止偷電問題,但也給無功補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)施增加了難度。與380V供電相比,1140V的刀開關(guān)、斷路器、電容器等設(shè)備的要求高,設(shè)備的價格高和裝置的體積大。
抽油機(jī)負(fù)荷的變化快,解決動態(tài)補(bǔ)償問題需要依賴電力電子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。由于電力電子器件制作工藝方面的原因,目前無法制造高耐壓、小電流的晶閘管元件,而且高耐壓的晶閘管器件價格非常高。采用晶閘管串聯(lián)技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)、控制上復(fù)雜,成本也很高。對1140V、功率因數(shù)0.85時的55kW電動機(jī),可計算其額定電流在24A左右,并且需要動態(tài)補(bǔ)償?shù)臒o功只有幾千乏。因此,對抽油機(jī)電動機(jī)用晶閘管實(shí)現(xiàn)動態(tài)補(bǔ)償,需要的投資相比較高,性價比比較差。
通過上述的分析和研究可知,由于正常運(yùn)行時抽油機(jī)的負(fù)荷率非常低,影響因素多,供電電壓高,對抽油機(jī)這種特殊負(fù)荷的無功補(bǔ)償,有很多問題有待研究和解決。
4 電抗器控制的補(bǔ)償裝置研制
在上述需求分析、研究的基礎(chǔ)上,開發(fā)、研制了一種通過電抗器控制無功的1140V抽油機(jī)電動機(jī)控制箱,補(bǔ)償控制箱主接線如圖3所示。
無功補(bǔ)償控制箱電容器分為兩組,固定補(bǔ)償和3或4千乏左右的可調(diào)補(bǔ)償。固定補(bǔ)償電容器承擔(dān)電動機(jī)的空載無功,可調(diào)部分受電壓調(diào)節(jié)器的控制,隨抽油機(jī)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)、補(bǔ)償變動無功,變動無功補(bǔ)償由電壓調(diào)節(jié)器控制電抗器實(shí)現(xiàn)。專用電動機(jī)保護(hù)器用于過流、短路和缺相保護(hù)。
鑒于油田1140V抽油機(jī)電動機(jī)供電系統(tǒng)的特殊性,根據(jù)開發(fā)、設(shè)計者經(jīng)驗(yàn)考慮了實(shí)際中的各種情況,使裝置具有以下幾方面特點(diǎn)。
(1)電容器是補(bǔ)償控制箱的易損壞設(shè)備,通常電容器損壞最主要原因是過電壓和過電流,標(biāo)準(zhǔn)電容器的允許過電壓1.1UN??紤]到真空接觸器操作、補(bǔ)償系統(tǒng)可能出現(xiàn)的自激等過電壓影響,補(bǔ)償箱采用非標(biāo)準(zhǔn)、專門設(shè)計的高耐壓、抗諧波電容器,電容器的絕緣膜為法國進(jìn)口絕緣膜。
(2)抽油機(jī)用1140V電壓供電,電容器投入時會出現(xiàn)較大的浪涌電流。為限制浪涌電流和考慮系統(tǒng)諧波的可能影響,固定補(bǔ)償電容器回路也串有專門設(shè)計、制造的限流電抗器,且LC串聯(lián)回路的調(diào)諧頻率選擇為189Hz。另外,電抗器設(shè)計要選擇好電抗器鐵芯線性度,以保證其在投切涌流和額定電壓畸變下不會發(fā)生飽和。
(3)補(bǔ)償控制箱斷路器用國內(nèi)信譽(yù)好、高質(zhì)量的真空接觸器;電動機(jī)的過流、缺相保護(hù)器采用現(xiàn)場人員熟悉、習(xí)慣的產(chǎn)品;電壓調(diào)節(jié)器是自己開發(fā)的專用補(bǔ)償控制器。另外,為方便電容器安裝、調(diào)試和運(yùn)行監(jiān)視,補(bǔ)償控制箱內(nèi)安裝有功率因數(shù)表,以便于掌握補(bǔ)償情況、方便調(diào)試或及時更換固定補(bǔ)償電容器。
5.補(bǔ)償控制箱的使用調(diào)試
由于抽油機(jī)使用的電動機(jī)容量不同,電機(jī)極數(shù)有六極或八極等差別,以及新、舊電機(jī)消耗無功不同,使用本文補(bǔ)償控制箱也需要進(jìn)行簡單調(diào)試,首先是按表1選擇固定電容器。
前面已經(jīng)提到過,本文設(shè)計的補(bǔ)償箱采用非標(biāo)準(zhǔn)、專門設(shè)計的高耐壓、抗諧波電容器,考慮到不同容量、不同極數(shù)電動機(jī)的通用性,用于固定補(bǔ)償?shù)碾娙萜饔?2、15、18、22、24kvar幾種規(guī)格,通過組合構(gòu)成固定補(bǔ)償電容器。
可調(diào)補(bǔ)償部分電容器設(shè)計有3、4kvar兩種規(guī)格,電壓調(diào)節(jié)器檢測電源端的功率因數(shù),輸出端控制電抗器實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)變化無功負(fù)荷的動態(tài)補(bǔ)償,補(bǔ)償系數(shù)通過調(diào)節(jié)器設(shè)置。
實(shí)際試驗(yàn)表明,要想取得十分理想的補(bǔ)償效果,關(guān)鍵在于固定補(bǔ)償電容器的選擇。表1給出的補(bǔ)償容量配置是根據(jù)電動機(jī)參數(shù)計算和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)給出的結(jié)果。由于抽油機(jī)工況復(fù)雜,特別是實(shí)際調(diào)試結(jié)果發(fā)現(xiàn),經(jīng)多次修理的舊電機(jī)有功、無功消耗增加都很大,因此補(bǔ)償箱安裝前后必須進(jìn)行測試,調(diào)試好后再投入運(yùn)行。另外,對性能和參數(shù)有較大變化的高耗能舊電機(jī)應(yīng)淘汰。
抽油機(jī)電機(jī)控制箱一般是由多家生產(chǎn)的,生產(chǎn)廠家對不同抽油機(jī)性能、電機(jī)極數(shù)等情況并不十分清楚。因此,補(bǔ)償箱電容器配置應(yīng)由有關(guān)單位統(tǒng)一負(fù)責(zé),這一點(diǎn)非常重要。處理好調(diào)試和管理工作,就能得到最理想的補(bǔ)償效果。
6 結(jié) 語
油田抽油機(jī)負(fù)荷特殊、工況復(fù)雜,因此抽油機(jī)電動機(jī)無功補(bǔ)償問題復(fù)雜。本文研究、試驗(yàn)的結(jié)果表明,對固定補(bǔ)償如果調(diào)試好,能使功率因數(shù)達(dá)到0.85左右,但大范圍應(yīng)用的調(diào)試工作量大,因而難達(dá)到十分理想的補(bǔ)償效果。
本文提出和研制的1140V動態(tài)無功補(bǔ)償控制箱,能夠動態(tài)補(bǔ)償抽油機(jī)負(fù)荷的變化無功,實(shí)踐表明能得到十分理想的補(bǔ)償效果,并且具有可靠性高、成本低、調(diào)試簡單等優(yōu)點(diǎn);控制箱在系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選擇和補(bǔ)償控制上,有效地解決了抽油機(jī)這種特殊負(fù)荷無功補(bǔ)償問題。
抽油機(jī)采油用電是油田用電大戶,其電費(fèi)支出約占油田總電費(fèi)的40%左右,因此抽油機(jī)供電降損、節(jié)能意義重大。無功補(bǔ)償是降低線路、變壓器電能損耗和避免無功罰款的有效措施,但不能降低電動機(jī)的電能損耗。如何利用電力電子技術(shù)即能提高功率因數(shù),又能降低電動機(jī)的電能損耗是需要繼續(xù)研究、解決的問題。
世界各國仍然大面積的應(yīng)用游梁式抽油機(jī),美國生產(chǎn)游梁式抽油機(jī)的廠家有十幾家,品種、型號繁多,此外,英國、法國、前蘇聯(lián)、羅馬尼亞等國均有生產(chǎn)多種抽油機(jī)的廠家。
美國API Spec11E《抽油機(jī)規(guī)范》中規(guī)定,抽油機(jī)共有77種規(guī)格,懸點(diǎn)最大載荷為9~214 kN,沖程長度0.4~7.6 m。Lufkin公司是美國生產(chǎn)抽油機(jī)最早和最大的公司,在1923年生產(chǎn)了美國第一臺游梁抽油機(jī),1931年率先研制了兩塊平衡重的曲柄平衡抽油機(jī),1959年研制了前置式抽油機(jī),也是最早生產(chǎn)前置式氣平衡抽油機(jī)的一家公司。Lufkin公司生產(chǎn)B、C、M、A等4種系列抽油機(jī),B系列游梁平衡抽油機(jī)有8種規(guī)格,懸點(diǎn)最大載荷24~49.4 kN,沖程長度0.6~1.21 m。C系列曲柄平衡抽油機(jī)有64種規(guī)格,懸點(diǎn)最大載荷24~165.5 kN,沖程長度0.76~4.2 m。M系列前置式抽油機(jī)有46種規(guī)格,懸點(diǎn)最大載荷64.86~193.68 kN,沖程長度1.62~5.68 m。A系列前置式氣平衡抽油機(jī)有26種規(guī)格,懸點(diǎn)最大載荷78.47~213.1 kN,沖程長度1.62~6.09 m。
俄羅斯生產(chǎn)13種規(guī)格游梁抽油機(jī),懸點(diǎn)最大載荷20~200 kN,沖程長度0.6~6 m。還生產(chǎn)20種規(guī)格曲柄搖臂式抽油機(jī),懸點(diǎn)最大載荷10~200 kN,沖程長度0.4~6 m。還生產(chǎn)06M型、液壓驅(qū)動型、平衡液缸型等無游梁抽油機(jī),懸點(diǎn)最大載荷150 kN,最大沖程長度10 m。
法國Mape公司生產(chǎn)了12種規(guī)格曲柄平衡游梁抽油機(jī),懸點(diǎn)最大載荷160 kN,最大沖程長度4.2 m。還生產(chǎn)H系列長沖程液壓驅(qū)動抽油機(jī),懸點(diǎn)最大載荷199 kN,最大沖程長度10 m,最大沖次5 min-1。此外,Mape公司還生產(chǎn)立式斜井抽油機(jī)和液缸型抽油機(jī),兩種抽油機(jī)均已形成系列。
加拿大生產(chǎn)的液、電、氣組合一體式HEP抽油機(jī),懸點(diǎn)最大載荷72~103.9 kN,沖程長度1.63~4.27 m,具有較好的使用性能。
羅馬尼亞按美國API標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)了51種規(guī)格游梁抽油機(jī),懸點(diǎn)最大載荷194 kN,最大沖程長度4.8 m。還生產(chǎn)35種規(guī)格前置式抽油機(jī),懸點(diǎn)最大載荷194 kN,最大沖程長度5.4 m,配用7種規(guī)格減速器,最大扭矩105.1 kN·m。此外,羅馬尼亞還生產(chǎn)前置式氣平衡抽油機(jī),懸點(diǎn)最大載荷152 kN,最大沖程長度4.2 m。
國內(nèi)抽油機(jī)制造廠有數(shù)十家,產(chǎn)品類型已多樣化,但游梁式抽油機(jī)仍處于主導(dǎo)地位。根據(jù)公開發(fā)表的資料統(tǒng)計,我國現(xiàn)有6大類共45種新型抽油機(jī),并且每年約有30種新型抽油機(jī)專利,十多種新試制抽油機(jī),已形成了系列,基本滿足了陸地油田開采的需要。
根據(jù)市場供求信息,2007年,大慶油田裝備制造集團(tuán)研制成功新型抽油機(jī)——DCYJY-3-53HB抽油機(jī)。同時為滿足大慶油田建設(shè)需要,這個集團(tuán)還開展了DCYJY10-3-37HB和DCYJY-2.5-26HB低沖次抽油機(jī)的系列研發(fā)工作,并計劃系列開發(fā)雙驢頭低沖次抽油機(jī)。