刘新村

摘要：随着油田多年高强度开发，整装高效油田已基本开发完毕，产能建设逐步向低渗、低效的难动用储量延伸，与此同时老油田由于长期持续开发区块产能逐步递减，导致低产低液井不断增加，地面拖动装置的“最大匹配度”配置与油井动态、低冲次的矛盾日趋凸显。

关键词：四象限调速;直流电机;低渗。

一、产品开发可行性

我们对油田开发现状及再用拖动系统基本状况进行了充分调研，当前油田开发与拖动系统存在如下突出矛盾：

1.老油田随着多年的高强度开发地层能量不断降低，油井产液也趋于减少，这就导致油田低液井所占比重不断加大;

2.目前正常运行的低液井井下普遍使用Φ44有杆泵，按照公式（排量Qt=1440×D2×S×n×π/4）可以得到12型游粱機冲次为1次的情况下，Φ44有杆泵油管泵的理论排量为9.19方/日。低液井配备的电机通常不具备调速功能，降低冲次只能通过更换皮带轮，冲次很难降至1次以下，拖动系统与油井冲次需求匹配性差，造成油井运行能耗高，吨液单耗达到采油厂平均水平的5.4倍。

3.虽然目前有能够无极调速的抽油机拖动系统，但由于低液井普遍井深较大，运行提升负荷大需要的扭矩大，而目前的具备调速功能的抽油机拖动系统存在以下问题：

1）普通电机配变频柜的拖动系统

2）1000转开关磁阻电机

4.部分油井因供液能力与投产之初发生了很大的变化造成油井产液明显降低或对油井产能判断偏差，油井产液低井筒与抽油机运行矛盾突出，油井运行不平衡的问题普遍存，部分油井平衡块已加至四块并调到头仍不平衡，导致油井烧皮带频繁，井筒管柱问题频发，大幅增加了职工的劳动强度和日常运维成本。

5.对于低液低效益井实施间开是目前主要的提效保效措施，但由于油井产液低对于管线长、油品物性差和周边综治环境差的油井，实施间开会导致频繁处理管线和存在油井设施被盗的风险，而不间开油井正常运行又没有效益甚至是负效益，开发矛盾突出。

针对目前油田开发的主要矛盾，研发一种能够广泛适用油井各类冲次运行条件，有效压减油井运行过程中的电能流失环节，整合优化丛式井台各单体拖动装置，全面解决以上诸多矛盾势在必行。

二、产品介绍

（一）动力部分介绍

为适应油田普遍存在的低液、低效井高效运行的需求，研发了低转速、大扭矩抽油机拖动系统。

1.新型四象限调速高效电机

在充分对比各类电机性能和功能的基础上，确定了以目前具有良好调速、节能和适应性的开关磁阻电机为基础，进行适应性改造和提升。改造后的四象限调速高效直流电机具备了如下特性：

（1）效率高，节能效果好。与直流调速、串级调速、电磁调速等系统相比，SRD节电效果更明显。

（2）起动和运行转矩大，能够有效适应各种冲次条件下的持续稳定运行需求;

3）可频繁正、反转，频繁起动、停止，电动车等应用场合;

（4）起动电流小，避免了对蓄电池的冲击，在整个工作范围内，其起动电流小于额定电流;

（5）电机结构简单、坚固、制造工艺简单，成本低。工作可靠，能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境，不存在直流永磁电机的退磁现象;

（6）性能稳定故障率低，对油田生产适应性强。

（二）系统部分介绍

1.低速高效控制系统

为有效实现油井低冲次高效平稳运行的需求，我们研发了全新的电机配套高效智能控制系统。该系统具有以下特性：

（1）无极宽域、高效平稳调速。系统根据油田油井冲次需求能够实现对电机1-1000RPM的无极平稳调速，能够无缝隙满足各类油井的生产冲次需求。

（2）余电回收，有效提升系统电能综合利用效能。自主研发了余电智能识别、整流、存储和利用控制模块并配备了高性能电容，确保电机在运行过程中，处于不平衡状态时产生的自发电能够全部被收集并利用掉。

（3）自平衡系统，有效优化油井运行状态。系统通过与电机的智能配合，通过电机反向发电将油井不平衡的动势能高效转化成电能并储存利用掉，建立了有效的能量转换闭环，对抽油机形成有效的动态自平衡牵制力，降低了设备故障率和成本投入。

（4）丛式井台智能群控系统

在对目前油田广泛存在的丛式井台供电、拖动系统及再用直流母线技术产品现状进行广泛调研和分析的基础上，研发了丛式井台智能群控系统。

（三）效益评估

本系统在油田的应用将在以下几个方面产生效益：

1.减少油井拖动装置电量，降低电费成本投入。

2.通过井群内电机自发电的存储和再利用，能够有效减少单井电量投入10%以上，这样每1000KVA电量，年减少电量100KVA;

3.对于低液井，通过对油井工况的自动优化、实施，确保每口单井的最优化运行，可实现单井节电率35%，按照每口单井日耗电180KVA/D，单井年节电22680KVA;

4.本系统能够实现对油井的无级便捷调速功能，单个员工5分钟内就能完成单井调参操作，而四化完善的油井监控室内就能够实现远距离油井调参，对比传统的换皮带轮操作，极大的节约了人力、物力，与当前分公司改革增效的总体要求能够很好的匹配起来。

5.本系统能够实现对抽油机的自平衡功能，在有效减少一线员工调整平衡工作量的同时，能够进一步优化抽油机和油井井筒设备、设施始终保持在平稳、均衡的运行状态，确保了油井设备、设施的长效运行。

6.本系统通过实现油井的低冲次运行，能够有效降低油井各环节设备设施的运行磨耗，提升运行时长。如通过本系统将产液在5吨以内的油井冲次由1.5次（目前拖动设备能够调整的最低限）调整至1次，将增加延长油井1/3的作业周期，同时也大幅减少抽油机等设备的磨耗。间接经济效益十分可观。

7.本系统具有良好的自平衡功能，能够有效的改善油井的运行状况，从而有效延长抽油机、皮带等设备、设施的运行寿命，降低维护成本和人工投入。同时，能够有效减少因设备运行状态不稳定造成的油井井筒设施故障;

8.本系统通过电能的最优化分配，能够对同台井变压器装配容量压减40%以上，从而大幅降低同台井配电设施投入费用，同时也能够降低农网油井的利调电费。

通过以上评测，该系统能够很好的满足当前油田油井实际生产需求，技术先进、运行效能高、投入成本较低，系统的广泛应用势必将为油田改革创新提供助力。