90 油气田地面工程第28卷第7期(200917)
doi:1013969/j 1issn 11006-[**************]9
油田变极双速可调电机
初春生 朱步范 来现利
(新疆油田分公司陆梁油田作业区; 新疆时代石油工程有限公司)
摘要:利用电机变极调速原理, 将原抽油机电机改造为油田专用的变极双速可调电机。通过控制抽油机运转速率, 达到控液稳产, 合理开发, 科学管理油田的目的。已有129台变极双速可调电机应用于新疆陆梁油田生产, 效果良好, 可推广应用到其它需要控液或供液不足的抽油井。
关键词:双速电机; 变极调速; 控液稳产; 效益
率, 达到控液稳产, 合理开发, 科学管理油田的目的。双速可调电机更加适应抽油机实际工况, 满足油田生产需要。
2 变极调速原理
三相异步电动机有多种调速方式, 其中变极调速是用改变定子绕组的接线方式来改变电动机极对数达到调速目的。
异步电动机的转速可表示为:n =n 1(1-s) =60f 1(1-s) /p n , 式中n 为转子转速, n 1为同步转速, f 1为定子供电频率, p n 为极对数, s 为转差率。
由电机转速表达式可知, 改变异步电动机的极对数, 同步转速亦随之改变, 因而可改变电动机转速达到调速的目的。
通过变极不仅可以得到2B 1调速, 还可以得到3B 2或4B 3调速以及三速和四速电机。
1 概述
在油田的开发过程中, 确立并采用合理的开采方案, 延长油田开采年限, 有效提高采收率, 一直是油田科技工作研究的课题。
新疆油田公司陆梁油田作业区在油田开发初期就十分重视油田的合理开采研究工作。本项目是利用电机变极调速原理, 将原抽油机电机改造为油田专用的变极双速可调电机。通过控制抽油机运转速德二联污水的高, 但是滤后污水仍达标。当SSF 机的看窗里形成悬浮污泥层时, 固液分离彻底, 悬浮物去除率高, 从取水口放出的水清如纯净水。从9月中旬至10月上旬, 环境温度降至10e , 甚至接近0e 时, SSF 机处理量已经降至8m /h, 后来又降至5m /h, 出水经常发黑, 悬浮物去除率下降。10月12日至13日, 由于温度太低, 破胶剂难以溶解, 池内加药预处理效果不佳, SSF 机出水与几乎进水的颜色一样黑, 停运。
3
3
3 研制与试验
双速可调电机研制方案及指标:¹利用原电动降低到2000m g/L 以下, 每吨返排液的药剂处理成本由30多元降到10元以下。
(4) 电絮凝机处理的显著效果是降黏破胶, 提高滤速。
(5) 压裂返排液站最佳运行时间应在5月至9月, 最好在6月至8月, 20e 以下不能开机。
(6) 处理后的返排液进德二联以后, 对污水水质的影响低于15%, 达到了预期指标。
3 结论
(1) 呼伦贝尔油田压裂返排液种类多, 成分复杂, 黏度高, 即时处理难度大, 成本高, 效果差。
(2) 压裂返排液回收处理工艺包括:在废液池内自然降解, 废液池内加药预处理, 电絮凝机和SSF 污水净化机处理, 具有设备少, 动力消耗低, 工艺简单, 效果明显, 节能和环保等特点。
(3) 将废液池内自然降解, 加药预处理和SSF 机4 结语
(1) 现有撇油器不好用, 收油泵经常坏。(2) 温度低于20e 以下时, 返排液进入德二联会出现一体化机出水温度大幅度降低, 被油污染的核桃壳、滤芯上的原油凝固, 系统压力升高等问题。
(3) 建议严格按照压裂返排液处理站的时间周期运行, 即在每年的6月初至8月末运行; 改变处理后返排液进入德二联站内的位置。
(
油气田地面工程第28卷第7期(200917) 91
机进行双速改造, 减少项目的投资; º选择两种速
度时均能正常启动抽油机(抽油机平衡度﹥70%时) ; »低速运行状态下抽油机冲次下降40%; ¼电机低速运行, 温升低于B 级绝缘规定的温升值, 以保证电动机的使用寿命; ½除以上基本要求以外, 改造后的双速电机及配套系统, 在低速运行状态下有功功率、无功功率、电动机运行电流均有所下降, 在保证油泵充满度前提下电机功率因数有所提高。
按拟定研制方案及指标, 两台8/16极双速电机样机于2004年2月改造研制完成, 根据地质专业要求安装在陆9井和LU8145两抽油井上进行试运行。2004年3月9日由中国石油天然气集团公司西北节能监测中心对安装在LU 8145井上的8/16极双速电动机进行了对比测试, 测试的主要结果见表1。
表1 8/16极双速电机在L U 8145井安装前后测试结果
序号[***********]4
项目名称抽油机井号测试日期抽油机型号电动机型号电机额定功率运行工况
电机输入有功功率电机输入无功功率电机功率因数
实际消耗有功功率电机输入平均电流实测冲程实测冲次电机定子温度
kW k var kW A m min -1
e kW 年1月1日
单位
测算结果LU[1**********]9CYJ8-3-37H Y Y225S-8BRJ-S 1815改造前[***********][***********]
7改造后[**************]
[***********]17
变成单一或更少泵型的使用组合, 抽油机由原来的4、5、6三个冲次可扩展为2、215、3、4、5、6六个冲次。由于抽油机冲次的降低, 使得低产抽油机井由原先的间抽工作制度变成现在的连续工作制度, 为油田冬季生产提供了保障。
4 技术创新与突破
油田专用双速可调电机经近几年的研制、试验和推广应用, 在以下两个方面取得了技术上的创新和突破:
(1) 大功率高极数。陆梁油田使用的是8/16极、最大额定功率已达30kW 的大功率高极数双速电动机。
(2) 低速运行电动机温升得到有效控制。双速电动机在改造研制过程中, 通过计算及多次试验, 确定出8、16两个极数下的绕组系数, 合理排线布置, 有效解决了近距离下两个磁极间的相互干扰和互激作用, 能有效控制电动机低速运行的温升。
5 经济效益与社会效益分析
(1) 经济效益。油田变极双速可调电机的使用, 减少或避免了修井、检泵作业, 并节约相应的修井施工费用315万元; 双速电机改造、安装费用约为1万元, 投入产出比为1B 315。129口需进行控液稳产的抽油井, 安装变极调速电机后, 仅减少修井作业(不计反复再应用于其它抽油井生产) 操作一项, 就可节约费用约为32215万元。2006年后, 陆梁油田未再因为供液不足或控液需要而进行井下修井、换泵作业, 产生了可观的经济效益。
(2) 社会效益。采用变极双速可调电机, 解决了相当数量抽油井调参难的问题, 简化了抽油机管理工作, 可方便实现抽油机长冲程、慢冲次多工况工作方式, 减少或避免了地面机械调冲次施工作业量和作业难度, 并大大减轻工人的劳动强度, 提高了安全系数。
由测试结果可以看出, 在环境温度为0e 的条件下, 安装在LU8145井上的BRJ-S 型(8/16极) 双速电机与原安装的Y225S -8型电机相比, 其主要运行参数发生以下变化:¹抽油机实测冲次由4106min -1下降到2101m in -1, 降低了5015%; º电机输入平均电流由5172A 下降到1156A, 降低了7217%;
»电机功率因数由01335上升到
01686, 提高了51%; ¼电机定子温度由1317e 下降到617e ; ½输入有功功率由11299kW 下降到01725kW, 降低了4412%。
通过对两台样机试运行的观察和测试证明:把单速电动机改造为8/16极双速电动机后, 不仅可实现抽油机更多冲次可调, 满足油田生产需要, 而且在低速运行状态下的运行电流、有功功率等均有降低, 基本上满足了预先要求的性能指标。
双速可调电机可使抽油井的抽油泵由多种泵型
6 结语
此项技术的研制试验成功, 解决了需要控液稳产的油井调参难的问题, 自2004年5月至2008年底, 已有129台变极双速可调电机应用于新疆陆梁油田生产, 效果良好, 可推广应用到其它需要控液或供液不足的抽油井。
(栏目主持 樊韶华)
90 油气田地面工程第28卷第7期(200917)
doi:1013969/j 1issn 11006-[**************]9
油田变极双速可调电机
初春生 朱步范 来现利
(新疆油田分公司陆梁油田作业区; 新疆时代石油工程有限公司)
摘要:利用电机变极调速原理, 将原抽油机电机改造为油田专用的变极双速可调电机。通过控制抽油机运转速率, 达到控液稳产, 合理开发, 科学管理油田的目的。已有129台变极双速可调电机应用于新疆陆梁油田生产, 效果良好, 可推广应用到其它需要控液或供液不足的抽油井。
关键词:双速电机; 变极调速; 控液稳产; 效益
率, 达到控液稳产, 合理开发, 科学管理油田的目的。双速可调电机更加适应抽油机实际工况, 满足油田生产需要。
2 变极调速原理
三相异步电动机有多种调速方式, 其中变极调速是用改变定子绕组的接线方式来改变电动机极对数达到调速目的。
异步电动机的转速可表示为:n =n 1(1-s) =60f 1(1-s) /p n , 式中n 为转子转速, n 1为同步转速, f 1为定子供电频率, p n 为极对数, s 为转差率。
由电机转速表达式可知, 改变异步电动机的极对数, 同步转速亦随之改变, 因而可改变电动机转速达到调速的目的。
通过变极不仅可以得到2B 1调速, 还可以得到3B 2或4B 3调速以及三速和四速电机。
1 概述
在油田的开发过程中, 确立并采用合理的开采方案, 延长油田开采年限, 有效提高采收率, 一直是油田科技工作研究的课题。
新疆油田公司陆梁油田作业区在油田开发初期就十分重视油田的合理开采研究工作。本项目是利用电机变极调速原理, 将原抽油机电机改造为油田专用的变极双速可调电机。通过控制抽油机运转速德二联污水的高, 但是滤后污水仍达标。当SSF 机的看窗里形成悬浮污泥层时, 固液分离彻底, 悬浮物去除率高, 从取水口放出的水清如纯净水。从9月中旬至10月上旬, 环境温度降至10e , 甚至接近0e 时, SSF 机处理量已经降至8m /h, 后来又降至5m /h, 出水经常发黑, 悬浮物去除率下降。10月12日至13日, 由于温度太低, 破胶剂难以溶解, 池内加药预处理效果不佳, SSF 机出水与几乎进水的颜色一样黑, 停运。
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3 研制与试验
双速可调电机研制方案及指标:¹利用原电动降低到2000m g/L 以下, 每吨返排液的药剂处理成本由30多元降到10元以下。
(4) 电絮凝机处理的显著效果是降黏破胶, 提高滤速。
(5) 压裂返排液站最佳运行时间应在5月至9月, 最好在6月至8月, 20e 以下不能开机。
(6) 处理后的返排液进德二联以后, 对污水水质的影响低于15%, 达到了预期指标。
3 结论
(1) 呼伦贝尔油田压裂返排液种类多, 成分复杂, 黏度高, 即时处理难度大, 成本高, 效果差。
(2) 压裂返排液回收处理工艺包括:在废液池内自然降解, 废液池内加药预处理, 电絮凝机和SSF 污水净化机处理, 具有设备少, 动力消耗低, 工艺简单, 效果明显, 节能和环保等特点。
(3) 将废液池内自然降解, 加药预处理和SSF 机4 结语
(1) 现有撇油器不好用, 收油泵经常坏。(2) 温度低于20e 以下时, 返排液进入德二联会出现一体化机出水温度大幅度降低, 被油污染的核桃壳、滤芯上的原油凝固, 系统压力升高等问题。
(3) 建议严格按照压裂返排液处理站的时间周期运行, 即在每年的6月初至8月末运行; 改变处理后返排液进入德二联站内的位置。
(
油气田地面工程第28卷第7期(200917) 91
机进行双速改造, 减少项目的投资; º选择两种速
度时均能正常启动抽油机(抽油机平衡度﹥70%时) ; »低速运行状态下抽油机冲次下降40%; ¼电机低速运行, 温升低于B 级绝缘规定的温升值, 以保证电动机的使用寿命; ½除以上基本要求以外, 改造后的双速电机及配套系统, 在低速运行状态下有功功率、无功功率、电动机运行电流均有所下降, 在保证油泵充满度前提下电机功率因数有所提高。
按拟定研制方案及指标, 两台8/16极双速电机样机于2004年2月改造研制完成, 根据地质专业要求安装在陆9井和LU8145两抽油井上进行试运行。2004年3月9日由中国石油天然气集团公司西北节能监测中心对安装在LU 8145井上的8/16极双速电动机进行了对比测试, 测试的主要结果见表1。
表1 8/16极双速电机在L U 8145井安装前后测试结果
序号[***********]4
项目名称抽油机井号测试日期抽油机型号电动机型号电机额定功率运行工况
电机输入有功功率电机输入无功功率电机功率因数
实际消耗有功功率电机输入平均电流实测冲程实测冲次电机定子温度
kW k var kW A m min -1
e kW 年1月1日
单位
测算结果LU[1**********]9CYJ8-3-37H Y Y225S-8BRJ-S 1815改造前[***********][***********]
7改造后[**************]
[***********]17
变成单一或更少泵型的使用组合, 抽油机由原来的4、5、6三个冲次可扩展为2、215、3、4、5、6六个冲次。由于抽油机冲次的降低, 使得低产抽油机井由原先的间抽工作制度变成现在的连续工作制度, 为油田冬季生产提供了保障。
4 技术创新与突破
油田专用双速可调电机经近几年的研制、试验和推广应用, 在以下两个方面取得了技术上的创新和突破:
(1) 大功率高极数。陆梁油田使用的是8/16极、最大额定功率已达30kW 的大功率高极数双速电动机。
(2) 低速运行电动机温升得到有效控制。双速电动机在改造研制过程中, 通过计算及多次试验, 确定出8、16两个极数下的绕组系数, 合理排线布置, 有效解决了近距离下两个磁极间的相互干扰和互激作用, 能有效控制电动机低速运行的温升。
5 经济效益与社会效益分析
(1) 经济效益。油田变极双速可调电机的使用, 减少或避免了修井、检泵作业, 并节约相应的修井施工费用315万元; 双速电机改造、安装费用约为1万元, 投入产出比为1B 315。129口需进行控液稳产的抽油井, 安装变极调速电机后, 仅减少修井作业(不计反复再应用于其它抽油井生产) 操作一项, 就可节约费用约为32215万元。2006年后, 陆梁油田未再因为供液不足或控液需要而进行井下修井、换泵作业, 产生了可观的经济效益。
(2) 社会效益。采用变极双速可调电机, 解决了相当数量抽油井调参难的问题, 简化了抽油机管理工作, 可方便实现抽油机长冲程、慢冲次多工况工作方式, 减少或避免了地面机械调冲次施工作业量和作业难度, 并大大减轻工人的劳动强度, 提高了安全系数。
由测试结果可以看出, 在环境温度为0e 的条件下, 安装在LU8145井上的BRJ-S 型(8/16极) 双速电机与原安装的Y225S -8型电机相比, 其主要运行参数发生以下变化:¹抽油机实测冲次由4106min -1下降到2101m in -1, 降低了5015%; º电机输入平均电流由5172A 下降到1156A, 降低了7217%;
»电机功率因数由01335上升到
01686, 提高了51%; ¼电机定子温度由1317e 下降到617e ; ½输入有功功率由11299kW 下降到01725kW, 降低了4412%。
通过对两台样机试运行的观察和测试证明:把单速电动机改造为8/16极双速电动机后, 不仅可实现抽油机更多冲次可调, 满足油田生产需要, 而且在低速运行状态下的运行电流、有功功率等均有降低, 基本上满足了预先要求的性能指标。
双速可调电机可使抽油井的抽油泵由多种泵型
6 结语
此项技术的研制试验成功, 解决了需要控液稳产的油井调参难的问题, 自2004年5月至2008年底, 已有129台变极双速可调电机应用于新疆陆梁油田生产, 效果良好, 可推广应用到其它需要控液或供液不足的抽油井。
(栏目主持 樊韶华)