直驱式螺杆泵地面驱动系统节能效果分析.pdf

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姗⋯一直驱式螺杆泵地面驱动系统节能效果分析刘永新(大庆油田有限责任公司采油工程研究院)摘要直驱式螺杆泵地面驱动系统与传统变频调速螺杆泵地面驱动系统相比系统效率较高，应用直驱式螺杆泵地面驱动系统可大大提高螺杆泵采油系统地面效率，降低百米吨液耗电量，达到节能降耗的目的。为了了解直驱式螺杆泵地面驱动系统的节能效果，进行了不同工况条件下的室内模拟试验和现场试验。试验表明，直驱式螺杆泵地面驱动系统效率较高，在装机功率相同的情况下，低转速、低工作扭矩的螺杆泵井应用直驱式螺杆泵地面驱动系统节能降耗效果更加显著。关键词直驱式螺杆泵驱动系统节能试验D0l：10．3969／i．jssn．2095-1493．2013．006．006直驱式螺杆泵地面驱动系统是近几年发展的一A=×100％(1)种新型螺杆泵地面驱动系统，该系统主要由永磁电动机、机械密封、轴承箱、控制器等部件组成，式中：A为节电率，％；W，为常规变频调速由低速、大扭矩永磁电动机直接驱动井下抽油杆柱螺杆泵地面驱动系统耗电量，kWh；W，为直驱式及螺杆泵工作。与传统变频调速螺杆泵地面驱动系螺杆泵地面驱动系统耗电量，kwh。统相比，该系统无皮带传动系统及齿轮减速系统，试验选用额定功率22kW、额定转速200r／rain可达到提高系统效率，降低能耗的目的。通过室两种地面驱动系统，测量其不同工况条件下的系统内和现场试验，对其节能效果进行了研究。效率及耗电量。普通变频调速地面驱动系统效率如图1所示，直驱式地面驱动系统效率如图2所示。1室内试验及节能效果分析根据试验所测的耗电量，通过公式(1)计算出直为了了解常规变频调速螺杆泵地面驱动系统和驱式螺杆泵地面驱动系统的节电率(图3)。直驱式地面驱动系统在不同工况条件下的系统效率，利用螺杆泵地面驱动装置检测系统对两种地面驱动系统进行了不同工况条件下的室内模拟试验。利用螺杆泵地面驱动装置检测系统模拟螺杆泵地面驱动系统转速、轴向力、工作扭矩、密封系统承压等方面现场工况。通过调整转速和工作扭扫矩，矩，测量不同工况条件下两种地面驱动系统效率及—．_60r／rain100r／min—-一15or／rain一◆一200r／rain耗电量。通过节电率计算公式(1)计算出直驱式图1普通变频调速地面驱动系统效率曲线螺杆泵地面驱动系统的节电率。对两种地面驱动系统效率及直驱式螺杆泵地面驱动系统的节电率进行分析，来了解直驱式螺杆泵地面驱动系统不同工况下的节能效果。节电率计算公式：作者简介：刘永新，工程师，2004年毕业于大庆石油学院，主要从事螺杆泵采油领域科研及新技术推广工作，E—mail：lyx5963660@扭163．com，地址：黑龙江省大庆市让胡路区西宾路9号大庆油田有限—●一eOr／min一一100r／min—●●一150r／rain～◆～200r／rain责任公司采油工程研究院举升工艺研究室，163453。图2直驱式地面驱动系统效率曲线口lj年第6期石油石化节能I15 _姗⋯式中：P为驱动系统输出功率，kw；为驱动系统工作扭矩，Nm；n为驱动系统工作转速，r／min。地面驱动系统效率计算公式：P叼=×100％(3)式中：r／为地面驱动系统效率，％；P为驱动系扭trz／~+60r／t．in十100r／min150r／min十200r／min统输出功率，kw；P为驱动系统输入功率，kW。单井百米吨液耗电量计算公式：图3直驱式地面驱动系统节电率曲线=×l()0(4)通过室内模拟试验可知，直驱式地面驱动系统效率较高，与普通变频调速地面驱动系统相比节能式中：为单井百米吨液耗电量，kWh／100mt；明显。普通变频调速地面驱动系统效率最高为为单井日耗电量，kwh；Q为单井日产液量，t；77．1％(冈1)，直驱式地而驱动系统效率最高为H为单井动液面，m。87．0％(图2)，直驱式地面驱动系统效率比普通变表2措施前后地面驱动系统效率和百米吨液耗电节电率频调速地面驱动系统效率高9．9％。在相同的工况条件下，直驱式地面驱动系统节电率最高可达26．8％(冈3)。在两种地面驱动系统常用工作扭矩500～900Nm工况条件下，直驱式地面驱动系统节电率为10．1％～21．4％(图3)。2现场试验及节能效果分析由表2可知，应用直驱式地面驱动系统后，两口井地面驱动系统效率分别提高了l1．56％和为了了解直驱式地面驱动系统在现场应用中的9．37％，单井百米吨液耗电量分别降低了0．175kwh节能情况，在大庆油田喇2-323和北2-362一P55对和0．137kWh，百米吨液耗电节电率分别为18．3％和螺杆泵井用直驱式地面驱动系统替换普通变频调速15．5％。地面驱动系统进行现场试验。措施前后生产数据如表1所示。3结语表1措施前后生产数据直驱式螺杆泵地面驱动系统与传统变频调速螺杆泵地面驱动系统相比系统效率较高，应用直驱式螺杆泵地面驱动系统可大大提高螺杆泵采油系统地面效率，降低百米吨液耗电量，达到节能降耗的目的。在装机功率相同情况下，低转速、低工作扭矩的螺杆泵井应用直驱式螺杆泵地面驱动系统节能降耗效果更加显著。参考文献：[1]陈哓军ZLBQ55型直驱式螺杆泵驱动装置设计[J]．石油根据生产数据，通过公式(2)和公式(3)计矿场机械，2010，39(4)：68—70算措施前后地面驱动系统效率，通过公式(4)和[2]王清平螺杆泵交流永磁地面直驱装置[J]．油气田地面T程，2008．27(12)：75—76．公式(1)计算措施前后地面驱动系统百米吨液耗[3]徐桂艳螺杆泵地面驱动装置检测系统研究[J]．石油机电节电率。措施前后地面驱动系统效率和百米吨液械，2001，29(6)：32—34耗电节电率如表2所示。地面驱动系统输出功率计算公式：TXr0、(收稿Et期：2012—11—15)D—一9550、161www．syshjn．c。m