當(dāng)今世界局勢(shì)日新月異,情況千變?nèi)f化的,美國(guó)近幾年憑借頁(yè)巖油的大規(guī)模開(kāi)發(fā)和采油技術(shù)的革新,產(chǎn)油量躍居世界第一,成為最大的產(chǎn)油國(guó),而我國(guó)作為世界上最大的原油進(jìn)口國(guó),原油對(duì)外進(jìn)口量高達(dá)70%以上。種種原因綜合在一起,導(dǎo)致在能源方面我國(guó)面臨巨大的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn),因此提高自身原油產(chǎn)量和效率,是解決問(wèn)題的一大方向。從中國(guó)建造第一口油井到現(xiàn)在已經(jīng)有100多年,很多油田進(jìn)入生產(chǎn)的瓶頸期,產(chǎn)量低、成本高、效率不足等情況越來(lái)越多的出現(xiàn)。隨著稠油井和深井開(kāi)采數(shù)量的上升,皮帶式抽油機(jī)的應(yīng)用量逐年增加。皮帶式抽油機(jī)結(jié)實(shí)耐用、使用壽命期長(zhǎng)且運(yùn)作穩(wěn)定,但是也具備抽油機(jī)的部分通病,比如泵效低、下沖程過(guò)程中電機(jī)反轉(zhuǎn)、電能浪費(fèi)等。這些能耗的量是很龐大的,尤其是下沖程過(guò)程中產(chǎn)生的多余電能�，F(xiàn)在的多數(shù)處理方案是在電機(jī)上接入制動(dòng)電阻,將電能轉(zhuǎn)化為熱能消耗釋放,或者是將多余電能返還給電網(wǎng)。如果能夠?qū)⑦@部分能量用一定方式儲(chǔ)存起來(lái)并且再利用,不僅對(duì)降低產(chǎn)油成本十分有利,而且可以減少抽油機(jī)的元器件和電路的損耗。超級(jí)電容器是近些年發(fā)展的更高效更優(yōu)質(zhì)的電能儲(chǔ)能器。其本身跟皮帶式抽油機(jī)的儲(chǔ)能環(huán)境十分契合,在下沖程的過(guò)程中,超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)可以將... 

【文章來(lái)源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：100 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

020-2025重要產(chǎn)油國(guó)產(chǎn)量變化圖（單位：百萬(wàn)桶/d）

橛突??褰峁怪械牡匚豢氨刃腦啵?俏?橛突?ぷ魈峁┒?艿淖爸茫?擁?機(jī)入手開(kāi)發(fā)新的節(jié)能方式一直是研發(fā)重點(diǎn)，主要有三種方向，一類是對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，或是從新型材料入手，改變其結(jié)構(gòu)特性；第二類是從外部改變輸入功率，進(jìn)行調(diào)頻，提高抽油機(jī)各方面的匹配程度；第三類是優(yōu)化電動(dòng)機(jī)的負(fù)載比率和功率因數(shù)，提高其工作效率。（1）超高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)：超高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和材料的重新設(shè)計(jì)，使其阻抗變大，從而增加了轉(zhuǎn)差率。超高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)運(yùn)行初期有較小的電流和較大的力矩，通過(guò)圖1-1機(jī)械特性曲線圖可以看出，超高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)的扭矩與轉(zhuǎn)速有類似反比的關(guān)系，意味著其具有較柔和的機(jī)械特性。這也使得電動(dòng)機(jī)剛開(kāi)始運(yùn)行時(shí)的階段電流較小，從而降低了電網(wǎng)的壓力，對(duì)電路起到了保護(hù)的作用[11]。圖1-1機(jī)械特性曲線圖與傳統(tǒng)電機(jī)相比，能節(jié)約約9.22％的電能，有效的降低了生產(chǎn)成本和維修成本，雖

實(shí)綞???油田上使用的多功率電動(dòng)機(jī)多為雙功率電動(dòng)機(jī)，與常規(guī)異步電機(jī)相比，電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)并無(wú)差別，但是異步電機(jī)啟動(dòng)初期載荷大，平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)載荷小，工作時(shí)無(wú)法達(dá)到期望的載荷，這導(dǎo)致了極大的浪費(fèi)。多功率電動(dòng)機(jī)增設(shè)了兩組可以切換的接頭和繞組，可以對(duì)照不同工作狀況進(jìn)行調(diào)整，在高載荷時(shí)切換使用高功率模式，在低載荷時(shí)切換使用低功率模式，通過(guò)調(diào)整，讓電動(dòng)機(jī)的功率盡量處于額定功率，減少低載荷的工作過(guò)程。多功率電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是沒(méi)有實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，在能耗方面還有很大的缺口可以彌補(bǔ)[12]。（3）永磁同步電動(dòng)機(jī)：圖1-2為永磁同步電動(dòng)機(jī)，永磁體的發(fā)展為永磁同步電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，永磁同步電動(dòng)機(jī)于19世紀(jì)20年代面市，于20世紀(jì)后期成熟，在抽油機(jī)節(jié)能方面應(yīng)用時(shí)間并不長(zhǎng)。與常規(guī)電動(dòng)機(jī)不同的是，永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子電流低，在工作過(guò)程中轉(zhuǎn)子阻抗無(wú)耗費(fèi)。永磁同步電動(dòng)機(jī)更加輕量化，反應(yīng)靈敏，有著更快的的響應(yīng)，有效的提升了工作效率，并且對(duì)電路和其他元器件要求較低，有效的將控制系統(tǒng)簡(jiǎn)約化，降低成本，有效的節(jié)約電能，同比常規(guī)電動(dòng)機(jī)和提高2％~8％的工作效率[13]。圖1-2永磁同步電動(dòng)機(jī)1.2.2應(yīng)用節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用是機(jī)電一體化在抽油機(jī)系統(tǒng)上的直觀體現(xiàn)。間抽控制器的出現(xiàn)就是很好的例子。每臺(tái)抽油機(jī)的參數(shù)都是按照對(duì)應(yīng)油井井下最大儲(chǔ)量去設(shè)定的，這就意味著，隨著開(kāi)采工作的不斷進(jìn)行，井下油液的量會(huì)逐漸變少，但是抽油機(jī)的工作強(qiáng)度是一成不變的，隨著油井儲(chǔ)量的降低，抽油泵腔體內(nèi)油液的飽和度會(huì)減少，在個(gè)別情況下還會(huì)出現(xiàn)空抽，雖然抽油機(jī)的工作保持著最初設(shè)定的能耗，但是舉升的油液的量會(huì)大幅下降。間抽控制器的作用是通過(guò)傳感器的應(yīng)用和控制策略的配合，實(shí)時(shí)的對(duì)儲(chǔ)量等情況進(jìn)行判斷，按照指標(biāo)控制電

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