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油田抽油机自动化节能控制市场分析报告

油田抽油机自动化节能控制市场分析报告

2007/11/22 13:33:00

一、概述 全国各油田的油井,井下的储油量是发生变化的。在油量不能使抽油机设备满负荷运行时,就必须采用变频控制,将抽油机的冲次降低,调整到油量能满足的速度,使每一口油井都能根据油量的多少设定速度。这种方式即减少现在向井下注水的方式,又能使各油井持续不断的抽油,即节约了因注水所耗的电能,又省去因不满负荷而多耗的电能,可称为是一种省时省力节能高效的方式。将大大减少采油成本,是值得推广的一种方式。 二、市场前景 油田抽油机市场,就大庆油田就有几万台抽油机,辽河油田有几千台抽油机,胜利油田有一万多台抽油机,还有吉林油田,中原油田,江汉油田,克拉玛依油田,吐哈油田,长庆油田等,虽然在各油田已经配套使用了许多变频控制,但占总量是很少的,大约只占总量的5%,还有很大一部分没有安装变频控制,各油田每年都在分期分批进行安装改造,但需要的缺口很大。要实现抽油变频自动化,就必须分期分批进行落实,大部分的油井都需要变频控制,市场潜力巨大,采用变频控制是目前最理想的选择。而油田的购货体制是需要供货商加入油田入网证,这样就把许多电气自动化公司拒之门外,使竞争相对减少,真正做油田市场生意的公司有限,因此油田市场利润比较可观。而目前全国各大油田采油厂,采用变频控制的抽油机数量,随着采油厂的需要,也正在逐渐增加变频器的用量,采用最多的有大庆油田,辽河油田,胜利油田等,目前油田采用的变频器有ABB、西门子、富士、加能IPC、等品牌,柜体型号也各不相同,价格也不尽一致。 三、节能方式 在分析油田抽油机节能控制柜节能方式的时候,首先来看油田抽油机节能控制形式有哪几种?因为梁式抽油机的运行状况并非是恒转速状态,其运行状态是:上冲程时,电动机是处在耗能状态,下冲程时,电动机则处于发电状态,在使用变频器时,为使变频器能够持续运行,就必须将电动机发出来的电能释放掉。第一种方式是外加制动单元和制动电阻,把电能消耗在电阻上;第二种方式是采用回馈制动方式,将电能回馈到原电网。在油田抽油机上选用第二种回馈制动方式,是实现节能最大化的方式,也是首选方式。 在不影响油井产量的前提下,如何控制和降低开采成本、提高经济效益始终是油田普遍关心的问题,尤其是中低产井检泵时间短、耗电量大、机械设备(抽油机、油管、油杆等)磨损折旧严重,导致吨油成本居高不下。利用变频器加智能控制,可以提高采油系统的效率、降低吨油成本、提高产量,使抽油机的工作参数更适合地下工况,调整更方便容易,有效解决起动冲击大,运行耗电多,大马拉小车、效率低下等诸多问题。 1、调参功能 此装置根据不同的井况,选择运行参数(冲次从1次/分—15次/分)任意可调、同时可大范围的单独调节抽油机的上提速度、下放速度,可以实现快提慢放、慢提快放、慢提慢放等功能,有效地降低抽油机的动载荷,提高采油系统的效率。 2、调速节能 抽油机属于泵类负载,其耗电功率P∝N3 ,如果调整转速N满足最佳冲次,若转速N为额定转速的一半,则耗电仅为电机额定功率的1/8 ,即抽油机电机额定功率为100KW,则在一半转速时其电机耗电仅为12.5KW,省电87% ,效果惊人。以上是理论计算结果,以此推论,如果抽油机冲次降低一半则可节能40%。 3、动态调功功能 在抽油机变载的工作状态下,控制装置自动适应电机的载荷,自动改变加在电机上的端电压,保证电机在最小电流和最低电压即最小功率下运行,如果冲程进行到某一程度出现抽油机带动电机的情况时,则该系统适时关闭电机上的端电压,利用抽油机滑行达到节能的目的,即调不调速都节能。 4.为了节约钻井成本油田开发中90%以上为定向井,定向井开采过程中虽然采用了油杆扶正器,但采油管拄的磨损仍然是一个相当严重的问题,油杆的疲劳也导致4年更换一次抽油杆。以低产井为例,我们把液量在2方以下的井采油冲次从原来的6次降低到3次,产液量不降反增,但是抽油机、油管、油杆的寿命增加一倍,油杆的疲劳寿命也增加一倍,这个数字是惊人的。以一口1800米的井计算仅此一项每年节约5.6万元。 5、软起动功能 由于电机全电压启动时, 启动电流(3-7)倍于额定电流,因此通常在带载电机启动时,会对电机和供电电网造成严重的冲击,导致对电网容量要求过高,而且启动时产生的大电流和震动对设备极为不利,采用变频控制装置的零启动功能(电动机电流从零上升到额定电流)。因此,启动电流远远低于额定电流,实现电机真正意义上的软启动,达到了节能的目的,不但减少了对电网的冲击,而且能延长设备使用寿命及维修周期,减少设备维修费用。 四.工作原理及控制方法 对于中、低粘度原油,高含水量的开采井,抽油机理想工作方式应为“慢上快下”、“慢上”有利于提高抽油泵的充满程度,有利于提高每一冲次的排液量,同时“慢上”能有效减小悬点的附加动载荷,从而减小冲程损失,改善采油设备的工作条件,延长设备的使用寿命。“快下”有利于抽油泵固定阀的及时关闭,提高泵效,节省时间,提高单位时间的采油量。 对于高产井、高含水井,可把频率上调,适当增加冲次,以实现“快上快下”增加产液量30%左右。对于底产井,在现实实验中发现如果提高冲次,排液量不增反降,而降低冲次则排液量反而增加20-30%左右,同时节省了电能,延长了抽油机、油管、油杆的寿命,其经济效益是惊人的。总之,对于不同的工况,合理的选取运行参数,使油井的供采关系达到平衡,达到增产节能的目的。 使用变频控制后,抽油机电动机四象限运行(如发电状态)时吸收回路及放电回路,主要电路原理如图一所示。 在变频器中电路引入回馈单元电路。正常工作时回馈单元电路不会工作,在电机处于发电状态使母线电压升高到一定程度,回馈单元开始工作,通过IGBT三相SVPWM逆变,将直流母线上的再生电能回馈电网。此种设计更能适合抽油机控制,节能效果更加明显,很好地解决了由于抽油机平衡不好时的发电问题,节能看得见。

图一. 主电路原理图 五、功能特点 ●具有工频,变频手动和自动运行的工作状态,可实现无人职守。 ●调节冲次,(1~15次/分钟)可单独调节上下冲程占用时间。 ●低产井在不使油井排液量下降的基础上,综合节电率40%以上。 ●在不扩容电网的情况下,增加装机容量40%。 ●功率因数补偿功能,功率因数COS∮>0.996。 ●具有软启动,软停机功能,减少机械冲击,大幅度减少启动电流,有效的延长设备使用寿命,具有提高功率因数,降低无功损耗。 ●具有参数设定和显示功能,在变频调速状态显示:冲次/分钟﹑上行程频率﹑下行程频率﹑故障代码等参数,同时可显示输入电压﹑输入电流。 ●保护功能齐全,过电压﹑过电流﹑低电压﹑过载﹑过热等智能监测。 ●系统可全天候野外工作,设计有良好的通风散热﹑防雨﹑防盗﹑故障率低寿命长(十年以上)。 六、经济效益分析: 1、每台抽油机降耗节能: 抽油机所按装的22KW电动机,在不改变工频状态下每日实际耗电22KW�24小时�75%=400度,降低冲次后每台抽油机节电40%,每月节省电费:400度/天�40%�30天�0.71元/度=3408元/月. 2、使用变频控制后增产增效: 在产量低于3方/天的井降低冲次后产量最少增加15%。以日产两方的油井计算每月增油产生的直接经济效益为:(注,增产的作用是加强了泵的排液能力作用等同于深抽,对油层的作用为放大生产压差)。 2方/日�15%�0.85吨/方�2400元/吨�30天=18360元/月 3、使用变频控制后大幅度降低设备的折旧速度: 为了节约钻井成本油田开发中90%以上为定向井,定向井开采过程中我们虽然采用了油杆扶正器,但采油管柱的磨损仍然是一个相当严重的问题,致使每5年就要更换一次,油管油杆的疲劳也导致至少6年更换一次油杆。 我们把油管油杆的寿命以6年计算,把液量在2方以下的井采油冲次从原来的6次降低到3次,产液量不降反之增加,但抽油机、油管、油杆的寿命增加一倍,油杆的疲劳寿命也增加一倍,这个数字是惊人的。以一口1800M的油井计算,抽油机、油管、油杆的总投资约为34万元,其工作寿命由6年增加到12年,也就是说一个设备变成了两个设备,那么每月节省的设备折旧费为: 34万元�(6年�12月)=4722元/月 4、我们通过改变冲次的办法,合理调配井下供采关系改善泵的工作状态,可以有效减少凡尔漏,抽油杆断脱,卡泵(泵运动速度减慢可缓解拉位,减少了油管杆的磨损,泵被铁屑卡死的现象也大幅度降低),根据我们的现场经验可延长检泵周期一倍,我们以检泵周期4个月计算,每次检泵误产原油3方,为3方�0.85吨/方�2400元/吨=6120元,检泵费用1.5万元计算,每月由于延长检泵增加效益为: (6120元 15000元) �4=5280元/月 安装变频控制柜后每月的综合经济效益为以上各项之和: 3408元/月 18360元/月 4722元/月 5280元/月=31770元/月 成本回收期为55000元�31770元=1.73:也就是说安装变频控制器后52天可以收回投资,每年的经济效益31770元/月�12月元=381240元,即38.12万元,变频控制器的使用寿命是10年,其经济效益是非常显著的。 七、主要技术指标: 主要技术参数 型号IPC— MD — 380V/660V 适用电机功率(KW) 11 15 18 22

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