[00326411]油田修井机超级电容功率补偿系统

项目简介： 油田在采油过程中常会发生一些油井内部或设备故障，造成油井减产，甚至停产。 为了保证油井的正常生产，必须采取相应的措施，排除故障；有时，由于井底工况发生变化，需要对井下设备进行更换，以调整油井参数。这种排除故障或调整油井参数，恢复油井正常生产等过程，称作修井。目前修井机的动力来源主要是柴油发电机，只有极个别公司生产其他动力来源（如交流发电机、电网）的修井机。

随着国家对节能减排的标准要求提高，传统柴油式修井机需进行技术升级换代。新型变频调速的车载电动修井机势必会取代传统柴油为动力作业的修井机。然而，井场电网多处于偏远地区，一般仅能提供三相1140V、功率大约为50kW 的电源。而绞车电机功率为三相400V、110kW，导致修井机工作时电网功率不足，速度达不到额定值，219220 影响钻井效率。针对上述问题，采用功率密度大、使用寿命长、充放电效率高的超级电容储能系统作为功率补偿装置成为解决上述问题的主要方案。

目前，由北京***大学电气工程学院杨*林研究室研发的油田修井机功率补偿系统已经在现场应用，且应用效果良好。据统计，修井机运行成本降低了30%左右。同时该项技术已在中原油田、华北油田、新疆克拉玛依油田得到初步推广应用。

本项目是基于油田电动修井机与井场变压器容量不匹配的技术现状，通过北京***大学电气工程学院自主研发的超级电容储能系统进行功率补偿来进行解决，实现油田修井机“油改电”和油田节能的科技节能型项目。

本项目中，针对目前的技术现状，提出了四个技术创新点：

（1）“需求侧模拟分析进行容量配置”的设计理念，优化超级电容储能系统的设容量和参数，实现成本最优；

（2）基于状态机思想的能量管理策略，提高了超级电容储能系统的设备控制可靠性；

（3）基于井场电网电流和直流母线电压的协同控制方法，提高了超级电容储能系统的灵活性；

（4）“储能 变流”一体机的结构设计方案，降低了超级电容储能系统的空间尺寸，提高了设备的功率密度。

通过油田电动修井机与超级电容功率补偿系统的结合，解决了油田电动修井机与井场变压器容量不匹配的技术难题，采用该项技术的油田电动修井机较传统柴油型修井机可降低运行成本约30%左右，同时减少了对环境的空气和噪声的污染。