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摘 要： 当前， 随着我国陆上油田勘探开发时间延长，大部分主力区块已经进入勘探开发中后期，含水率普遍提升，个别区块达到90%以上，对机采设备等电气设备节能降耗提出了更高要求，本文就结合当前采油作业电气设备应用情况，对电气设备节能降耗的对策措施进行了探究。
关键词： 电气设备；采油作业；节能降耗
【中图分类号】 F407.6
【文献标识码】 B
【文章编号】 2236-1879（2017）10-0245-02
我国大部分油田开发条件与国外油田相比存在较大差距，特别是个别区块油井并不能实现自喷，需要实施注水、注汽等增产措施，而随着开发时间延长，这一措施与地层开发相互影响，加剧了地层出水、水淹等问题，使区块含水率升高，个别区块产液已经含水90%以上。在油田节能降耗的大背景下，有必要对采油电气设备节能降耗工作进行探究。
1 采油电气设备应用情况
在油田供电网络中，多采取放射型或干线型布局，布置相对简单、便于与电气设备的连接，但是因为采油作业点普遍布局分散，所以线损较高、末端供电电压很难达到预期，抽油机等机采电气设备实际接收电压比额定电压低，降低了抽油机运行功率，不仅增加了电耗，而且加快设备老化损坏。研究表明，电气设备运行电压低于额定电压后，随着电压降低，电耗急剧升高。特别是当前采油作业电气设备多采用异步电动机，是感性負荷方式运行，还要对机采系统的无功功率进行吸收，造成更大的能耗。
据统计，在油田电耗中，机械采油环节占比达到40%左右，特别是抽油机作为主要采油设备，作业时要进行高频率、大负荷往复运动，单个冲程功率因素可能会由0.1急剧上升到0.9，进一步加剧电压的波动。同时，如果没有对机采设备实施补偿措施，使用常规并联电容器后会造成补偿“欠补”或“过补”的问题，无法满足抽油机运行负荷需要；交流控制电容器虽然可以对固定电容器进行补偿，但已然不能满足采油作业低能耗运行需求。
2 采油电气工程节能技术措施
当前，采油作业环节配电变压器主要是单井配1台变压器、带动双井抽油机开采的方式。所以，井口与变压器馈线长度一般在20m以内，而个别采油厂依然采用S7等非节能变压器，使用时间过长后会加剧内部元器件老化磨损，需要经常维修，影响采油作业连续性。针对这一实际，通过以下技术措施提升采油电气工程节能水平。
2.1 合理选型变压器。
变压器能耗是采油电气工程能耗的主体，其选型主要是对型号和容量进行优选，重点针对不同型号变压器空载和有载状态进行分析。传统采油电气工程方案是配套比实际需求容量更大的变压器，使其运行效率达到最高值，满足更多地电气设备运行需要，而且使用中存在2台以上变压器并联的问题，不仅不节能，还会降低运行效率。因此，要根据区块和油井实际采油需求，合理选择匹配的变压器，同时也可以做好变压器体系本身的调整，将变压器调整为“单母线并列运行”模式，使变压器单个运行，并提供1个备用变压器，在节能降耗的同时确保采油作业连续性。要对配电网络进行布局优化，对老化损坏无法使用的变压器，将其与连接线路一起拆除，降低不必要的线损。对“大马拉小車”类型的变压器，要及时更换容量更小的变压器，防止变压器低效高耗。
2.2 优化功率因数。
功率因数影响变压器能耗，因为有功负荷降低后负载系数也随之降低，无功功率一般不存在变化，所以要在优选变压器基础上，选择与其容量匹配的电动机，如果存在大容量电动机负荷不足问题，就要及时更换小容量电动机。
对自然功率因数改变依然不能达到节能降耗要求时，要配套无功补偿设备，采油厂多以静电电容器作为无功补偿设备，最常用的补偿方式是个别补偿与集中补偿配合使用。当前油田注水开发、间歇注水技术等增多，不同时间段可能同一油井或区块电能需求存在差异，所以，可根据负荷变化情况对油井进行统一分组，根据增加电动机覆盖区域或切除电动机方式，实现对电容器容量的调节。
要优选异步电动机，计量控制电能输送中的无功功率，降低由此引发的电耗。电动机容量与负载要匹配，在电气工程安装完成后可以通过“最低馈电线路”的手段进行功率因数校正，检验电动机负荷的经济性。
2.3 平衡运行负荷。
电网电能无法存储，而实际需求却存在阶段性变化，所以采油供电网络较为常见的问题就是用电高峰期缺电、用电低谷期供应过量，电能使用的峰谷差会造成额外线损，随着峰谷差增大或持续时间延长，电耗会进一步增加。这类损耗是由电气工程的运行负荷不均衡造成的，主要是负荷变化造成电流不稳定，加大了线损。
抽油机作为采油主设备，在冲程变化中也会引发电流和负荷的变化，对这种电耗可以采用三相功率均衡法进行改造，具有吸收无功功率和电流运行稳定的特点；采用低启动电流，将功率因数尽量确保在1附近，实现恒定供电。可以根据需要探索负荷调节器，对电气设备进行无功补偿，改善抽油机运行负荷波动情况。
2.4 合理调整电压。
在无功电源较为丰富的区块，可对采油供电网络的变压器、电动机输出电压进行调整。在其他区块，可通过供电线路和无功功率分布情况调整，实现节能降耗，比如当前采油作业较为常用的“动态电压支撑技术”，可以降低线损，也就降低了供电线路上的电压和功率消耗。
2.5 应用变频调节技术。
可通过应用变频器等电气设备，对电气系统进行技术改造，具体是在变频器输出侧设置有源滤波器，实现对变频器高次谐波的滤除，确保电动机最佳的正弦波电压供应。这种技术改造能降低谐波过多引发的附加电损、制动和脉动转矩，提升电气设备运行效率和使用寿命。
2.6 调整电压等级。
当前油田普遍应用6kV电压电气系统。电气工程电压等级提升有利于降低损耗，比如，采油厂6kV电网升级到10kV后，可实现负载损耗降低50%以上，而在负荷需求增加后，也可满足大负荷运转需要。同时，还可在当前的6kV电压级别电气系统进行内部改造，以导线满足线路载流量热稳定保护为目标，考虑采油作业阶段性用电需求，加大导线横截面，降低线路电阻，也可减少能耗。
3 结论
综上所述，油田勘探开发中，电气设备是采油作业能耗重要系统，通过对当前采油电气设备运行情况分析，有针对性的采取措施提升电气设备节能水平，有利于更好地实现油田降本增效的目标。
参考文献
[1] 张敬.变频调速技术在油田的应用现状及前景分析[J].江汉石油科技，2006（02）.
[2] 李凌松.变频器在石油化工生产中抽油机控制系统的应用分析[J].变频器世界，2006（01）
关键词： 电气设备；采油作业；节能降耗
【中图分类号】 F407.6
【文献标识码】 B
【文章编号】 2236-1879（2017）10-0245-02
我国大部分油田开发条件与国外油田相比存在较大差距，特别是个别区块油井并不能实现自喷，需要实施注水、注汽等增产措施，而随着开发时间延长，这一措施与地层开发相互影响，加剧了地层出水、水淹等问题，使区块含水率升高，个别区块产液已经含水90%以上。在油田节能降耗的大背景下，有必要对采油电气设备节能降耗工作进行探究。
1 采油电气设备应用情况
在油田供电网络中，多采取放射型或干线型布局，布置相对简单、便于与电气设备的连接，但是因为采油作业点普遍布局分散，所以线损较高、末端供电电压很难达到预期，抽油机等机采电气设备实际接收电压比额定电压低，降低了抽油机运行功率，不仅增加了电耗，而且加快设备老化损坏。研究表明，电气设备运行电压低于额定电压后，随着电压降低，电耗急剧升高。特别是当前采油作业电气设备多采用异步电动机，是感性負荷方式运行，还要对机采系统的无功功率进行吸收，造成更大的能耗。
据统计，在油田电耗中，机械采油环节占比达到40%左右，特别是抽油机作为主要采油设备，作业时要进行高频率、大负荷往复运动，单个冲程功率因素可能会由0.1急剧上升到0.9，进一步加剧电压的波动。同时，如果没有对机采设备实施补偿措施，使用常规并联电容器后会造成补偿“欠补”或“过补”的问题，无法满足抽油机运行负荷需要；交流控制电容器虽然可以对固定电容器进行补偿，但已然不能满足采油作业低能耗运行需求。
2 采油电气工程节能技术措施
当前，采油作业环节配电变压器主要是单井配1台变压器、带动双井抽油机开采的方式。所以，井口与变压器馈线长度一般在20m以内，而个别采油厂依然采用S7等非节能变压器，使用时间过长后会加剧内部元器件老化磨损，需要经常维修，影响采油作业连续性。针对这一实际，通过以下技术措施提升采油电气工程节能水平。
2.1 合理选型变压器。
变压器能耗是采油电气工程能耗的主体，其选型主要是对型号和容量进行优选，重点针对不同型号变压器空载和有载状态进行分析。传统采油电气工程方案是配套比实际需求容量更大的变压器，使其运行效率达到最高值，满足更多地电气设备运行需要，而且使用中存在2台以上变压器并联的问题，不仅不节能，还会降低运行效率。因此，要根据区块和油井实际采油需求，合理选择匹配的变压器，同时也可以做好变压器体系本身的调整，将变压器调整为“单母线并列运行”模式，使变压器单个运行，并提供1个备用变压器，在节能降耗的同时确保采油作业连续性。要对配电网络进行布局优化，对老化损坏无法使用的变压器，将其与连接线路一起拆除，降低不必要的线损。对“大马拉小車”类型的变压器，要及时更换容量更小的变压器，防止变压器低效高耗。
2.2 优化功率因数。
功率因数影响变压器能耗，因为有功负荷降低后负载系数也随之降低，无功功率一般不存在变化，所以要在优选变压器基础上，选择与其容量匹配的电动机，如果存在大容量电动机负荷不足问题，就要及时更换小容量电动机。
对自然功率因数改变依然不能达到节能降耗要求时，要配套无功补偿设备，采油厂多以静电电容器作为无功补偿设备，最常用的补偿方式是个别补偿与集中补偿配合使用。当前油田注水开发、间歇注水技术等增多，不同时间段可能同一油井或区块电能需求存在差异，所以，可根据负荷变化情况对油井进行统一分组，根据增加电动机覆盖区域或切除电动机方式，实现对电容器容量的调节。
要优选异步电动机，计量控制电能输送中的无功功率，降低由此引发的电耗。电动机容量与负载要匹配，在电气工程安装完成后可以通过“最低馈电线路”的手段进行功率因数校正，检验电动机负荷的经济性。
2.3 平衡运行负荷。
电网电能无法存储，而实际需求却存在阶段性变化，所以采油供电网络较为常见的问题就是用电高峰期缺电、用电低谷期供应过量，电能使用的峰谷差会造成额外线损，随着峰谷差增大或持续时间延长，电耗会进一步增加。这类损耗是由电气工程的运行负荷不均衡造成的，主要是负荷变化造成电流不稳定，加大了线损。
抽油机作为采油主设备，在冲程变化中也会引发电流和负荷的变化，对这种电耗可以采用三相功率均衡法进行改造，具有吸收无功功率和电流运行稳定的特点；采用低启动电流，将功率因数尽量确保在1附近，实现恒定供电。可以根据需要探索负荷调节器，对电气设备进行无功补偿，改善抽油机运行负荷波动情况。
2.4 合理调整电压。
在无功电源较为丰富的区块，可对采油供电网络的变压器、电动机输出电压进行调整。在其他区块，可通过供电线路和无功功率分布情况调整，实现节能降耗，比如当前采油作业较为常用的“动态电压支撑技术”，可以降低线损，也就降低了供电线路上的电压和功率消耗。
2.5 应用变频调节技术。
可通过应用变频器等电气设备，对电气系统进行技术改造，具体是在变频器输出侧设置有源滤波器，实现对变频器高次谐波的滤除，确保电动机最佳的正弦波电压供应。这种技术改造能降低谐波过多引发的附加电损、制动和脉动转矩，提升电气设备运行效率和使用寿命。
2.6 调整电压等级。
当前油田普遍应用6kV电压电气系统。电气工程电压等级提升有利于降低损耗，比如，采油厂6kV电网升级到10kV后，可实现负载损耗降低50%以上，而在负荷需求增加后，也可满足大负荷运转需要。同时，还可在当前的6kV电压级别电气系统进行内部改造，以导线满足线路载流量热稳定保护为目标，考虑采油作业阶段性用电需求，加大导线横截面，降低线路电阻，也可减少能耗。
3 结论
综上所述，油田勘探开发中，电气设备是采油作业能耗重要系统，通过对当前采油电气设备运行情况分析，有针对性的采取措施提升电气设备节能水平，有利于更好地实现油田降本增效的目标。
参考文献
[1] 张敬.变频调速技术在油田的应用现状及前景分析[J].江汉石油科技，2006（02）.
[2] 李凌松.变频器在石油化工生产中抽油机控制系统的应用分析[J].变频器世界，2006（01）