江苏油田采油二厂抽油机节能电机应用研究分析

摘要：游梁式抽油机是油田开采原油的重要设备，常规游梁抽油机设计使用传统异步电机驱动，电机的平均负载率很低，“大马拉小车”现象相当严重导致耗电量增加。本课题通过现场研究对比三种节能电机的节电效果，通过完善工艺技术研究与配套落实现场安装实验，最终筛选出系统效率、吨液耗电及投资对比最适合油田的节能电机，实现抽油机节能降耗的目的，并为同类区块油井推广应用奠定基础。

关键词：抽油机、节能电机、对比实验、效益评价

在原油生产过程中机械采油任然是油田的核心生产系统，庞大的抽油机装机规模使其成为主要的电力消耗设备，同时也是油田节能改造的关键领域。电机作为机采系统的核心耗能部件，是挖掘节能潜力的关键环节。据相关统计，电能消耗占据了油田生产成本的三分之一。在国内油田，还普遍存在着使用三相异步电机、双速异步电机等电机，这些电机普遍存在负载率低和效率不高的问题。

随着近年来电机行业的高速发展，市场上涌现出多种节能电机如永磁同步电机、助磁同步磁阻电机、开关磁阻电机、永磁化再制造电机等。本项目是选取两台报废的三相异步电机进行永磁化再制造、两台助磁同步磁阻电机进行现场安装，同原有的双速电机、三相异步电机、永磁同步电机进行节能试验，从节电效率、经济评价等多方面综合考量筛选出一款最适合油田生产的节能电机，为后续节能改造做好铺垫。

1、节能电机应用情况

本项目主要针对江苏油田采油二厂高集班站进行研究，随着工业和信息化部办公厅、市场监管总局办公厅关于印发《电机能效提升计划（2021-2023年）》的通知，江苏油田采油二厂根据国家标准淘汰了不合格的电机并更换了部分节能电机，目前主要使用的电机为永磁同步电机、三相异步电机、双速电机。目前采油二厂采用电动机驱动的设备1470台，其中在用抽油机电机1201台，泵、空压机等电机269台。节能永磁同步电机仅850台左右（均用在抽油机上）在电动机驱动设备中占比57%，泵、空压机等其它设备驱动电机均为普通三项异步电机占比43%，从目前我厂节能电机使用占比情况来看，设备节能降耗仍具有很大的空间。

本项目主要针对采油二厂高集生产班站进行实验研究，表1为现场统计的电机系统效率统计表。

从表1中可以看出，高集油田的各个区块的抽油机平均运行时间大致相同，平均日产液量各个区块略有差异。从高集油田最大的区块高6区块来看，该区块总共开井64口，其中采用永磁同步电机的抽油机44口，采用双速异步电机的抽油机20口，从表格数据可以看出其平均运行时间和平均日产液大致相同，但在节能方面使用永磁同步电机的井较双速异步电机的井日均耗电上节电5%；平均吨液耗电节约47%；平均百米吨液耗电节约47%。所以从统计数据来看，使用永磁同步电机的井较使用双速异步电机的井具有较大的节电效果。同时从表格中也可以看出即使是同一种类型的电机在不同区块使用时也会得到不同的使用效果，例如双速异步电机在高1与高15区块，尽管二个区块运行时间和产液量大致相同但高15区块的耗电量明显高于高1区块，这可能与地面流程以及设备的新度系数以及效率有关了。

2.现场对比实验

本项目在高集油田主力区块高6区块开展节能降耗试验，通过研究永磁同步电机、助磁同步磁阻电机、再制造电机等节能电机的节电技术。并通过完善工艺技术研究与配套落实现场安装实验，最终筛选出系统效率、吨液耗电及投资对比最适合油田的节能电机，实现抽油机节能降耗的目的，并为同类区块油井推广应用奠定基础。目前通过在高6-58、高6-43、高14-8井现场应用一段时间，从现场采集的数据与之前未更换节能电机对比如表2所示。

从表中数据可以看出，在高6片区高6-58井、高6-43井应用的二台助磁磁阻电机节能效果明显。高6-58井在未更换节能电机前使用的是双速异步电机，在更换助磁磁阻电机后，在平均运行时间和平均日产液基本相同的情况下日均节电46.9千瓦时，吨液节电1.3千瓦时，节电率21%；高6-43井在未更换节能电机前使用的是永磁同步电机，在更换助磁磁阻电机后，在平均运行时间和平均日产液基本相同的情况下日均节电35千瓦时，吨液节电0.7千瓦时，节电率15%；高14-8井在未更换节能电机前使用的是双速异步电机，在更换再制造电机后，在平均运行时间和平均日产液基本相同的情况下日均节电12.9千瓦时，吨液节电1.3千瓦时，节电率12%。

3.效益评价

从现场的试验情况来看，助磁磁阻电机与再制造电机均有良好的节电效果，但是受不同的电机采购价格以及使用年限以及投资回收等因素影响，企业在大规模使用时需要综合考虑其效益问题。如表3所示为本项目中涉及的几款电机的效益评价表，从表中可以看出若将双速电机的井更换为助磁磁阻电机年节电量可达到16884千瓦时（按360天计算），1.69年即可收回投资；若将永磁电机的井更换为助磁磁阻电机年节电量可达到12600千瓦时（按360天计算），2.26年即可收回投资；若将双速电机的井更换为再制造电机年节电量可达到4644千瓦时（按360天计算），4.61年即可收回投资.

4.结论

从现场应用的结果以及效益评价来看，三种电机均有不错的节电效果。但就节电率以及投资回收期来看助磁磁阻电机具有更大的优势。从目前江苏油田采油二厂的情况来看，采用采用电动机驱动的设备1470台其中任然有620台设备采用异步电机驱动，若将这些异步电机改换为助磁磁阻电机则将会节电效果明显，也将会给企业带来巨大经济效益。