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              IPC-PUS抽油机智能控制柜在新疆火烧山油田的应用

              IPC-PUS抽油机智能控制柜在新疆火烧山油田的应用

              深圳市合兴加能科技有限公司 李阜林

              Shenzhen IPC Co., Ltd. Lifulin
               

              摘要:本文主要介绍了深圳市合兴加能科技有限公司IPC抽油机智能控制柜在新疆火烧山油田的应用。IPC抽油机智能控制柜核心控制器采用抽油机专用控制程序和数字回馈技术,并能自动按抽油机的设定上下冲次运行。整个系统备有旁路功能,其控制性能可靠,操作简单,节能效率高。本文仅以火烧山油田抽油机为例分析,为IPC-PUS系列控制柜在抽油机系统最佳应用提供推广的方案。 关键词:抽油机 PUS智能控制柜 能量回馈

              Abstract: This paper mainly presents the application of IPC PUS to Beam Pumper of HuoShaoShan,The core controller of IPC-PUS series control system use pumping unit dedicated control program and digital feedback technology and it can automatically run by setting in advance. The whole system has a bypass function ,its control scheme reliable performance and simple operation and high efficiency for energy- saving.Taking HuoShaoShan oil field as an example,this paper analyzes its application and provides IPC-PUS series control system in the pumping unit system optimal application promotion scheme.

              Key words: beam pumper IPC-PUS control system energy feedback

              一、 引言

              能源是现代工业生命的基础,石油依然是工业的主要能源。随着中国经济的飞速发展,我国石油消费量显著增加,国际石油价格也处于不断的波动中,石油天然气等能源产业在国家经济产业中的地位越来越高,广泛影响着我国经济的发展。有效控制生产过程中的关键技术环节,提高油气生产的工作效率,降低能耗,提升油田的整体信息化是目前石油开采作业的发展趋势。

              IPC抽油机智能控制柜(PUS)核心部分技术来自加拿大,是根据油田抽油机特殊工况,由Albert油田设计院设计,美国Smart Chip公司生产应用。PUS采用抽油机专用控制程序和数字回馈技术,并备有工频旁路,预留有通讯接口。系统的设计符合油田生产要求,极大的改善采油作业工艺,并且节能效果显著,已被各大油田单位列为优选产品推广应用。

              二、 火烧山油田抽油机应用分析

              新疆火烧山油田属于裂缝性低渗砂岩油藏,勘探开发已经进入中后期。火烧山油田普遍采用游梁式抽油机方式,而所用的抽油机系统普遍存在效率低、能耗大等情况。在实际生产过程中,采油井的供液能力随时都有变化,需要对抽油系统运行参数进行及时而合理的调整,其中抽油机冲次的调节尤为重要。一般通过更换电机皮带轮调冲次,抽油机冲次一般只有三、五档,造成采油效率降低,能耗加大。

              为改善采油作业工艺、降低能耗、提高效率,增强抽油机系统的智能化程度,系统升级改造方案应运而生,其系统主要由磕头机、智能控制柜、电动机、传感器等部分组成。传感器采集抽油机位置信息,为判断抽油机驴头位置提供依据,智能控制柜对抽油机进行控制,电动机接入控制柜驱动抽油机按需要的冲次运转。

              井场提供380V/50HZ输入交流电源,根据油井负荷不同,火烧山油田各井场的抽油机配备的电动机功率将有所不同,本文仅以火12井为例进行分析。

              三、 方案分析

              火12井电机主要参数如下表所示。
               

              电机参数

              名称

              抽油机用节能点动机(与配电箱连体)

              型号

              CJI-1OA

              标准编号

              QCJK220I-30

              额定功率

              22/18KW

              额定电流

              48/26A

              额定频率

              50HZ

              额定电压

              380V

              额定转速

              标识不清

              接法

              △/Y

              防护等级

              IP54

              绝缘等级

              F

              工作制

              S1

              出厂日期

              1990年10月


              表格 1

              火12井抽油机电机主要参数

              考虑到新疆冬夏温差大,冬天现场最低温可能达-40℃,夏天地表最高温可达80℃,柜内电气元件均作了降容考虑,据此,配备如下控制柜。
               

              名称

              抽油机智能控制柜

              型号

              PUS-A1-FB00-22-4

              额定功率

              22KW

              额定电压

              380V

              额定电流

              45A

              额定频率

              50HZ

              防护等级

              IP54


              表格 2

              抽油机智能控制柜参数

              为适应随时而来的大风沙,柜体结构作了严密的防尘保护设计,如下图。


               

              图1 PUS抽油机智能控制柜及双层防风沙结构

              正常运行时,抽油机采用智能控制模式,当此模式下抽油机出现故障时,可切旁路至工频通道,确保油井在维修时正常运行。

              四、 现场应用效果分析

              按照工况控制要求安装井场变频控制柜,按标准程序检查好柜内外接线,对智能控制柜进行现场调试,IPC-PUS都能出色的完成试验任务。

              依据SY/T5264-2006《油田生产系统能耗测试和计算方法》、SY/T6422《石油企业节能产品节能效果测定》中的有关部分,根据标准要求,使用先进的3169-20电能综合测试仪和SGH2000-1型抽油井测试仪,油田节能检测中心对本井与其他标准井进行现场对比测试。以下为火12部分检测数据。
               

              序号

              名称

              单位

              工频测试结果

              智能运行时测试结果

              数据来源

              1

              上行最大电流

              A

              31.3

              21.2

              测试

              2

              下行最大电流

              A

              28.9

              13.5

              测试

              3

              电机最大功率

              KW

              9.6

              9.01

              测试

              4

              电机最小功率

              KW

              3.0

              2.5

              测试

              5

              电机有功功率

              KW

              4.684

              7.222

              测试

              6

              电机无功功率

              Kvar

              14.023

              5.332

              测试

              7

              电机视在功率

              KVA

              15.773

              7.097

              测试

              8

              电机消耗的功率

              KW

              5.150

              3.651

              测试

              9

              功率因数

               

              0.458

              0.660

              测试

              10

              电机输入平均电流

              A

              23.19

              10.38

              测试

              11

              油井日产液量

              t/d

              12.4

              12.4

              测试

              12

              产液含水量

              %

              90

              90

              测试

              13

              系统效率

              %

              21.0

              31.2

              计算

              14

              产液单耗

              KW/t

              9.97

              7.07

              计算

              15

              百米吨液单耗

              KW/(100m*t)

              1.30

              0.87

              计算

              16

              有功节电率

              %

              32.7

              计算

              17

              油井系统效率提高

              %

              10.2

              计算

              注:本表数据来自中国天然气集团公司西北油田节能监测中心。

              表格火12部分运行数据 

              由上表可知,火12井在降低产液单耗的基础上降低了总体耗电,不仅如此,使用PUS油田专用智能控制柜之后,提高了抽油机系统效率。在现场测试条件下,通过对比测试,油井的有功节电率为32.7%。,功率因数也大为提高。

              通过对PUS控制柜在其他油井的检测,其节能效果令人满意。通过测试,油井的平均有功节电率为27.3%~37.3%,节电效果因井而异。除此之外,油井平均系统效率提高8个百分点。

              PUS智能控制柜使用操作方便,对现场环境的适应性极强,自上井至今依然保持零故障运行,极大的改善了采用工艺和运行成本。

              五、 IPC-PUS抽油机智能控制柜优势

              IPC-PUS系列抽油机智能控制柜根据抽油机工况专门设计,具有自身的优势。

              ⑴ 采用数字回馈技术,更加节能。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:上冲程和下冲程。若配重不平衡时,电动机处于频繁的深度的发电和电动交替的状态。用在抽油机上的普通的变频柜和节能装置,一般是外接一个制动单元和制动电阻,把抽油机下行过程中产生的电量消耗在制动电阻上。IPC-PUS采用国际领先的数字回馈技术,将电动机发出来的电能将回馈到原电网,获得节能效果,IPC-PUS系列抽油机智能控制柜比普通通用变频柜多节能15~25%。热损耗为电阻制动的3%以下。

              ⑵ 性能品质超高。IPC-PUS从接触器到继电器、从电解电容至控制芯片均采用业内知名品牌,性能品质超高,完全为油田的恶劣环境而设计配置。

              ⑶ 采用抽油机专用应用程序,但显示明了、操作简单,适于普通采油工直接调试,无需手册及操作手册。

              ⑷ 根据磕头机运行工况针对性设计,可直接显示和调节冲次,根据单井工况调定上下冲程最佳运行冲次,并可基于此设计全自动控制方案。

              ⑸ 提供上下冲程冲次自动运行。通过传感器检测抽油机驴头的位置,控制柜将按预先设定的上下冲次运行。

              ⑹ 内置输入滤波装置,全程噪声过滤,谐波含量低,电压畸变率一般在3%以下。

              除此之外,采用PUS系列控制柜将有如下基本优点。

              ⑴ 可任意的调节抽油机冲次,提高抽油机系统效率,增加产液量。在初期油井中,由于油井刚开采,储油量大。为提高采油功效,我们可以提高抽油机的冲次,其采油量也相应提高。而在中、后期油井采集中,由于井中原液储量减少,供液不足,因而我们采用调低抽油机的冲次和选用上快下慢的控制方式,可根据泵的充满负荷度动态调整抽油机冲次,提高泵充满系数及排量系数,达到更加节能与增产的运行效果。

              ⑵ 提高网侧的功率因数。原电机直接由工频驱动时,满载时功率因数为0.81左右,实际运行功率因数远低于0.7。采用PUS智能控制系统后,电源侧的功率因数甚至可提高到0.9以上,无需无功补偿装置就能大大的减少无功功率,满足电网要求,可进一步节约上游设备的运行费用。

              ⑶ 设备运行维护费用下降。采用PUS智能控制系统后,可对电机实现软启动,启动时电流不超过电机额定电流的1.2倍,对电网无任何冲击。在负荷率较低时,调整冲次,主设备及相应辅助设备如轴承等磨损较前减轻,维护周期可加长,检修费用下降,设备运行寿命延长。

              ⑷ 集成的增加了电气保护。与原来旧系统相比较,PUS智能控制系统具有过流、短路、过压、欠压、温升等多项保护功能,更完善地保护了电机。

              ⑸ 提高自动化水平,为油田的数字化建设提供底层保障。直接通过PUS智能控制系统实现动态调整抽油机的转速,可无级调节抽油机的冲次,可方便实现远程集中监控,便于检测设备运行状况。

              六、 结束语

              深圳加能IPC-PUS系列抽油机智能控制柜以其优越的性能在油田的节能改造中发挥着重要作用,在井场长时间的运行受到一线员工的好评,由它带来的无级调速大大降低了现场冲次调节的作业强度和时间,其能量回馈功能使其节能达到优化。随着油田数字化、信息化的推广,IPC-PUS系列抽油机智能控制柜必将在抽油机的节能改造中发挥越来越重要的作用。

              参考文献

              IPC-PUS抽油机智能控制柜用户手册。

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