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【摘要】针对低产井组机采系统效率偏低、电机功率因数普遍偏小等问题，通过实施集中控制节能技术，采用变频控制装置实现了大扭矩低速启动、上下冲次自动调节，达到了无级调参。应用该技术后，改善了低产低效油井的能耗状况，提高了抽油机系统效率，功率因数从0.25-0.5提高到0.9以上，大幅度降低了无功功率，减小了电网线路损耗，提高了电网的供电能力，效果明显，具有很好的推广应用价值和经济效益。
【关键词】低产井 集中控制 系统效率 功率因数 节能
1 低产丛式井抽油机能耗现状
2012年，采油三厂系统效率测试3772井次，占油井总数的69.7%，平均系统效率23.5%。近几年随着推广使用节能抽油机，节能电机等节能设备，油田能耗得到有效改善。但是部分油井仍存在“大马拉小车”现象，通过2746口井分析，460口井平均电机功率利用率18.6%。
1.1 采油三厂丛式井抽油机能耗现状
通过3772口测试油井数据分析，平均机采井系统效率23.5%，平均单井日耗电量95.28kW.h。通过分析，系统效率低于15%的油井1591口，占分析井数的42.17%。因此，采油三厂在提高机采井系统效率方面还有很多工作要做，提高机采井系统效率将是一项持久的工作（表1）。
1.2 影响丛式井抽油机能耗的主要因素
1.2.1产液量
根据有效功率理论计算公式，动液面稳定时，产液量越高，有效功率越高，系统效率也越高。将产液量、泵深基本接近的油井平均机采井系统效率为一个点，分析泵深基本相同不同产量油井系统效率变化情况，从油井产液量与系统效率关系曲线可以看出，系统效率随着产液量增大而上升，产液量每增加1m3/d，系统效率将提高1.5～3个百分点（图1）。
通过数据分析，单井日产液小于2m3/ d，系统效率约8.04%。均小于全油田平均值，与全油田平均机采井系统效率相差10.90个百分点，平均影响3772口分析井单井系统效率1.73个百分点（表2）。
1.2.2 抽油机平衡度
研究分析1719口井测试数据，有1170口井不平衡（平衡度在80%～110%为平衡状态 ），占分析井数的68%，平均系统效率17.76%，与平衡井相差1.87个百分点（表3）。
1.2.3抽油机装机功率
九十年代由于受抽油机的影响，配套电机装机功率较大，近几年随着推广使用节能抽油机，低转速电机等节能设备，油田能耗得到有效改善。但是部分油井仍存在“大马拉小车”现象，通过2746口井分析，460口井平均电机功率利用率18.6%（表4）。
2 低产井集中控制节能技术研究及应用
该技术应用WellView型测控箱节能装置能定时采集抽油机运行数据，实现数据远传，可通过远程操作实时改变抽油机运行参数，自动优化调整抽油机平衡和冲次可在3分钟内完成。而且以油井实际生产参数为基础，以影响机采效率主要因素为依据，不但能降用低抽油机运行时的无功损耗、减少抽油机启动过程中的机械冲击，而且还能提高电机的功率因数、延长设备的使用寿命、提高电网的经济运行效率，实现了电网的“增容”改造，从而实现油田节能、增效的自动化运行。
2.1 软启动控制技术
抽油机工频运行时，电机全压启动，启动电流是额定电流的3-7倍，直接影响设备的使用壽命。采用集中控制技术的软启动功能将会使启动电流远远低于额定电流，实现电机真正意义上的软启动，达到了节能的目的。更重要的是减轻了电网及变压器的负担，降低了线损，挖掘出大量的电网“扩容”潜力。
2.2 动态功率因数补偿技术
集中控制节能技术采用全矢量控制型变频器，内置直流电抗器和外加装改善功率因数交流电抗器，根据电机的运行特性动态的改变输出，也就是说变频器以每秒5000次的速度使电机功率因数趋近于1，所有电能都用来做有功功率，无功功率趋近于零，功率因数COSφ可由原来的0.25-0.5提高到0.9以上。
2.3 现场应用情况
针对功率因数偏小，无功消耗较大，冲次无法进一步下调的低产油井，实施变频配套。2012年分别在6个作业区安装CQ-YQY丛式井组集中控制节能装置 67套，合计控制油井427口油井。
3 综合效益分析
3.1 直接经济效益分析
针对新建丛式井组经济效益更加明显，以新投产井组为例（7口油井），安装该装置，首先可节约电费5850元/年，其次，使用该装置后变压器容量仅需50 KVA（原需100 KVA），故可节约占容费12000元/台年，节约材料成本12000元（目前100 KVA和50KVA的变压器市场报价分别为31000元和19000元）。
此外，安装该节能装置后无需再使用抽油机控制箱，每台控制箱的单价为7000元，整个井组可节约21000元。 综上合计节约：50850元/年。
3.2 投资回收期
低产丛式井组节能控制装置目前投入价（含研究费）为56000元，则设备投资回收期约为：（设备投资56000元-变压器投资节约12000元-取代原控制箱节约21000元）/总节约费用（5850+12000）元=1.3年，约用1.3年的时间就可以实现投资回收。
4 结论及认识
（1）安装了集中控制节能装置后，功率因数从0.4提高到0.9以上，把电能都用来做有功功率，大幅度降低了无功功率，减小了电网线路损耗，提高了电网的供电能力，显著的提高供电电源的质量。
（2）安装了集中控制节能装置后，抽油机调参可不用依靠传统的更换皮带轮或低转速电机方法，不再需要停机就能实现无级调参，只要旋动节能装置上电位器旋钮就可实现无级改变抽油机的冲次，冲次直观显示，方便了员工的操作，降低了劳动强度，提高了工作效率。
（3）目前抽油机只能靠更换皮带轮来调节抽油机的冲次，而且上下的冲程的冲次是一样的，集中控制节能装置可实现上下冲程的冲次分别调节，达到了真正意义上的无级调参。
作者简介
杨志军，男，1967年11月出生，2009年毕业于湖北工业大学，获学大专本科学位，现在长庆油田采油三厂从事采油工作，助理工程师。
【关键词】低产井 集中控制 系统效率 功率因数 节能
1 低产丛式井抽油机能耗现状
2012年，采油三厂系统效率测试3772井次，占油井总数的69.7%，平均系统效率23.5%。近几年随着推广使用节能抽油机，节能电机等节能设备，油田能耗得到有效改善。但是部分油井仍存在“大马拉小车”现象，通过2746口井分析，460口井平均电机功率利用率18.6%。
1.1 采油三厂丛式井抽油机能耗现状
通过3772口测试油井数据分析，平均机采井系统效率23.5%，平均单井日耗电量95.28kW.h。通过分析，系统效率低于15%的油井1591口，占分析井数的42.17%。因此，采油三厂在提高机采井系统效率方面还有很多工作要做，提高机采井系统效率将是一项持久的工作（表1）。
1.2 影响丛式井抽油机能耗的主要因素
1.2.1产液量
根据有效功率理论计算公式，动液面稳定时，产液量越高，有效功率越高，系统效率也越高。将产液量、泵深基本接近的油井平均机采井系统效率为一个点，分析泵深基本相同不同产量油井系统效率变化情况，从油井产液量与系统效率关系曲线可以看出，系统效率随着产液量增大而上升，产液量每增加1m3/d，系统效率将提高1.5～3个百分点（图1）。
通过数据分析，单井日产液小于2m3/ d，系统效率约8.04%。均小于全油田平均值，与全油田平均机采井系统效率相差10.90个百分点，平均影响3772口分析井单井系统效率1.73个百分点（表2）。
1.2.2 抽油机平衡度
研究分析1719口井测试数据，有1170口井不平衡（平衡度在80%～110%为平衡状态 ），占分析井数的68%，平均系统效率17.76%，与平衡井相差1.87个百分点（表3）。
1.2.3抽油机装机功率
九十年代由于受抽油机的影响，配套电机装机功率较大，近几年随着推广使用节能抽油机，低转速电机等节能设备，油田能耗得到有效改善。但是部分油井仍存在“大马拉小车”现象，通过2746口井分析，460口井平均电机功率利用率18.6%（表4）。
2 低产井集中控制节能技术研究及应用
该技术应用WellView型测控箱节能装置能定时采集抽油机运行数据，实现数据远传，可通过远程操作实时改变抽油机运行参数，自动优化调整抽油机平衡和冲次可在3分钟内完成。而且以油井实际生产参数为基础，以影响机采效率主要因素为依据，不但能降用低抽油机运行时的无功损耗、减少抽油机启动过程中的机械冲击，而且还能提高电机的功率因数、延长设备的使用寿命、提高电网的经济运行效率，实现了电网的“增容”改造，从而实现油田节能、增效的自动化运行。
2.1 软启动控制技术
抽油机工频运行时，电机全压启动，启动电流是额定电流的3-7倍，直接影响设备的使用壽命。采用集中控制技术的软启动功能将会使启动电流远远低于额定电流，实现电机真正意义上的软启动，达到了节能的目的。更重要的是减轻了电网及变压器的负担，降低了线损，挖掘出大量的电网“扩容”潜力。
2.2 动态功率因数补偿技术
集中控制节能技术采用全矢量控制型变频器，内置直流电抗器和外加装改善功率因数交流电抗器，根据电机的运行特性动态的改变输出，也就是说变频器以每秒5000次的速度使电机功率因数趋近于1，所有电能都用来做有功功率，无功功率趋近于零，功率因数COSφ可由原来的0.25-0.5提高到0.9以上。
2.3 现场应用情况
针对功率因数偏小，无功消耗较大，冲次无法进一步下调的低产油井，实施变频配套。2012年分别在6个作业区安装CQ-YQY丛式井组集中控制节能装置 67套，合计控制油井427口油井。
3 综合效益分析
3.1 直接经济效益分析
针对新建丛式井组经济效益更加明显，以新投产井组为例（7口油井），安装该装置，首先可节约电费5850元/年，其次，使用该装置后变压器容量仅需50 KVA（原需100 KVA），故可节约占容费12000元/台年，节约材料成本12000元（目前100 KVA和50KVA的变压器市场报价分别为31000元和19000元）。
此外，安装该节能装置后无需再使用抽油机控制箱，每台控制箱的单价为7000元，整个井组可节约21000元。 综上合计节约：50850元/年。
3.2 投资回收期
低产丛式井组节能控制装置目前投入价（含研究费）为56000元，则设备投资回收期约为：（设备投资56000元-变压器投资节约12000元-取代原控制箱节约21000元）/总节约费用（5850+12000）元=1.3年，约用1.3年的时间就可以实现投资回收。
4 结论及认识
（1）安装了集中控制节能装置后，功率因数从0.4提高到0.9以上，把电能都用来做有功功率，大幅度降低了无功功率，减小了电网线路损耗，提高了电网的供电能力，显著的提高供电电源的质量。
（2）安装了集中控制节能装置后，抽油机调参可不用依靠传统的更换皮带轮或低转速电机方法，不再需要停机就能实现无级调参，只要旋动节能装置上电位器旋钮就可实现无级改变抽油机的冲次，冲次直观显示，方便了员工的操作，降低了劳动强度，提高了工作效率。
（3）目前抽油机只能靠更换皮带轮来调节抽油机的冲次，而且上下的冲程的冲次是一样的，集中控制节能装置可实现上下冲程的冲次分别调节，达到了真正意义上的无级调参。
作者简介
杨志军，男，1967年11月出生，2009年毕业于湖北工业大学，获学大专本科学位，现在长庆油田采油三厂从事采油工作，助理工程师。