游梁式抽油机倒发电现象的消除与节能

游梁式抽油机的负荷具有周期变化的特性 ,电机具有恒转矩特性 ,由于二者不匹配导致了抽油机的工作效率低 ,功率因数小 ,电能损耗大。目前还没有理想的解决办法。笔者在“超越离合器”上设计了一套测速传感器和电压控制系统。“超越离合器”完全杜绝“倒发电”,因而提高了电机的效率和功率因数 ,在此基础上 ,利用电机轴转速与电压之间的优化关系 ,调节电机的输入电压 。

油田配电网电压对称暂降场景下永磁同步电机倒发电模型

随着永磁同步电机已广泛应用于驱动油田大惯性采油设备,电压暂降后不脱网的永磁同步电机存在的倒发电过程会严重影响电网电压分布。该文根据永磁同步电机驱动大惯性负载且不脱网特性,利用矢量图分析法构建了电压对称暂降场景下的永磁同步电机倒发电模型。基于倒发电模型分析了电压暂降幅值与机械转矩对电机倒送功率的影响。基于PSCAD建模仿真,验证了该场景下倒发电模型及影响规律的准确性。该文所构建的永磁同步电机倒发电模型与影响因素分析对油田配电网认识倒发电危害和制定治理策略具有重要意义。

倒发电对变频抽油机平衡度测试的影响及对策

抽油机在变频状态下发生倒发电时,使用常规方法测试平衡度会造成平衡度计算不准确,而常用仪器无法在变频器输出端测试。因此,进行了倒发电对变频抽油机平衡度测试影响的分析,明确了在有倒发电时,抽油机工频、变频时常规测试平衡度存在差异;变频时,变频器输入、输出端测试也存在差异。鉴于此,提出合理建议对策,以提高测试准确度。

游梁式抽油机倒发电危害机理及治理方法研究

游梁式抽油机一直都是油田的主要采油设备,用于游梁式抽油机的电动机由于受结构等因素影响,在运行过程中经常出现倒发电现象,造成电能浪费。因电动机倒发电是在抽油机拖动下进行的,转速不稳定,从而会污染电网,造成电网供电不稳。为了有效消除倒发电现象,提高系统效率,并结合倒发电的特性及其危害性,采取了下述技术方法:通过控制曲柄速度消除曲柄负转矩,通过电动机做负功时的机械瞬态分离消除动力反传;应用了柔性控制技术和超越离合技术。实施技术措施后,平均单井有功节电率达到8.16%~12.18%,综合节电率达到10.13%~15.26%,系统效率提高了4.66~5.83个百分点。

抽油机倒发电与节能自动控制系统的研究

针对游梁式抽油机在不平衡状态时,电能反向流动、电动机负荷率和功率因数偏低等问题,提出了一种用于治理电能反向流动、提高电机负荷率和功率因数的补偿装置。这种装置以80C196MC单片机为核心,自动完成异步电动机运行参数的测定、运算及功率因数和电能的自动补偿控制,在现场具有较强的实用性。

无储能光-电微网下的抽油机井群间抽混合整数非线性优化方法

多数低渗透油藏丛式井因供液不足而采用间抽采油方式,光伏、风电等绿电引入油田生产后在减少碳排放方面发挥了重要作用。为解决人工制定的错峰开井和间抽制度存在的井群运行能耗高等问题,以各抽油机的启停状态和电源频率,以及各光伏机组和高压电网的出力为决策变量,用直流母线实现抽油机组倒发电电能互馈,根据井群生产需求充分考虑源荷端约束,以系统运行成本最低为目标,建立一种无储能环节光-电微网下的错峰开井和间抽运行的混合整数非线性模型,用Gurobi对该问题求解。案例分析结果表明,所建模型求解结果与高压电网供电下井群常开以及人为制定间抽制度比较,井群耗电量分别降低35.687%和15.219%,系统运行成本分别降低35.471%和23.884%,并且相较于后者井群日产量提高21.620%。研究将光伏引入抽油机间抽系统,建立调度模型,大幅降低井群运行能耗和运行成本,凸显了模型的有效性。

抽油机超级电容储能系统

针对抽油机系统平衡块难以维持完全平衡、倒发电现象造成电网污染、制动引起发热及能源浪费等问题,提出基于超级电容的抽油机储能系统整体方案,设计了超级电容模组、快速充放电单元、倒发电状态识别系统、保护系统等具体功能模块,在胜利油田3口试验井完成抽油机储能系统的现场试验分析。结果表明,超级电容为抽油机储能系统的优选储存介质,循环17万次后容量为251 F,容量保持率86.55%,满足抽油机储能系统使用需求;充电时采用ZVS移相软开关技术,功率器件处于0电压开通状态损耗最小;增加抽油机储能系统后,抽油机耗电量明显下降,3#抽油机的节电比例达到27.0%,每天节电量为27.11 kW·h,每年可节约电费6829元。研究成果在充分利用抽油机倒发电能量、避免能量浪费等方面具有重要工程应用价值和显著经济效益,为后续推广应用抽油机节能工艺提供技术经验。

抽油机滤波与能量回馈一体化技术研究与应用

随着油田电力电子设备的大量推广应用,非线性设备越来越多,造成油田低压供配电系统谐波污染日益严重。目前,解决抽油机"倒发电"能量回馈利用主要是通过使用具有能量回馈功能的变频器或采用共交流/直流母线群控技术,但变频器的使用又增加了谐波的污染。如何同时实现抽油机"倒发电"能量回馈利用并消除谐波污染是油田急需解决的问题。通过试验研究,开发了一种既能滤除谐波又能实现"倒发电"能量回馈利用的一体化装置,有效地解决了谐波污染和"倒发电"能量再利用的问题。油田现场应用表明,滤波能馈一体化装置投用后线路电流总畸变率从107.9%降到了10.3%,谐波滤除率达90.5%,功率因数由0.69提升到了0.99,谐波治理效果非常明显。该技术为油田配电网的谐波治理和节能降耗工作提供了一种新的解决方案,具有较好的推广应用价值。

基于电流解耦无差拍控制的三相PWM可逆整流器的研究

针对普通抽油机变频器在整流环节采用不控整流方式而无法回馈"倒发电"电能这一问题,提出了一种对网侧电流进行解耦后实施无差拍控制的方法,并通过SVPWM方法进行调制,在此基础上构建了闭环控制的三相PWM可逆整流器。实验及应用结果证实了该方法的正确性和实用性。

多油井变频调速互馈控制方法研究

针对游梁式抽油机下冲程运行过程中产生倒发电对设备造成损害及电能浪费等问题,通过搭建共直流母线下油井倒发电的工况仿真模型,设计变频调速的互馈节能方法,提出了基于模糊神经网络算法的变频群控互馈节能控制策略。该策略通过实时监控抽油机的运行状态,根据分析和运算确定调频对象和频率增量,使抽油机运行的步调发生改变,最终达到共直流母线电压平稳,倒发电能被其他耗电状态电机利用的效果。实验结果表明,该节能控制策略能有效降低共直流母线电压的波动并利用倒发电能。

大惯性电动机负荷运行特性对油田区域配电网电压暂降影响仿真分析

油田配电网是保障供电可靠性与提高运行经济性的关键环节,电压暂降是表征供能质量的重要指标,油田配电网由电压暂降引起的电能质量问题日益突出,严重影响油田产量。油田典型用电负荷抽油机具有惯性大、周期运行等特点,电压暂降后会产生较大的反电动势,给电压暂降治理造成一定的难度。为了分析大惯性电动机负荷对电压暂降传播过程中的影响,将理论分析与电磁暂态仿真验证相结合,建立油田区域配电网简化拓扑图,对大惯性电动机负荷在电压暂降传播过程中的影响进行机理分析,利用电磁暂态仿真软件PSCAD进行仿真,验证了理论分析的正确性。

易能EN600变频器在卷扬机式抽油机上的应用

目前,在石油开采抽油机中应用最广泛的主要是游梁式抽油机和直驱式抽油机,这二种设备各有优点和缺点,二者分别应用在不同深度的油田上。传统游梁式抽油机,也就是磕头机,抽油杆行程一般只有2到3米,抽油效率较慢,且使用能耗电阻来消耗倒发电,比较浪费电能;而直驱式抽油机,因螺杆长度的限制,一般只能应用在深度较浅的油田上。

基于冲速能耗的有杆抽油机产液量最大化智能控制

针对现有的变频调速技术和智能控制技术在抽油机应用中存在的问题,根据产液理论,提出了基于抽油机冲速能耗的产液量最大化智能控制全新的控制理念和方法,并提出全新的抽油机动态平衡和倒发电抑制控制方法。将这三个核心技术通过控制软件集成于通用矢量控制变频器中,研制出抽油机智能控制装置。现场试验表明装置对抽油机的动态平衡和倒发电抑制效果良好,对供液不足油井的增产节电效果明显。