機(jī)采系統(tǒng)變頻調(diào)速控制技術(shù)的應(yīng)用

王曉蒙

摘 要 油田持續(xù)開采導(dǎo)致機(jī)采系統(tǒng)規(guī)模不斷增大，單井耗電量成為采油生產(chǎn)管理的工作重點。文中對機(jī)采系統(tǒng)中存在問題進(jìn)行了闡述，介紹了機(jī)采系統(tǒng)變頻調(diào)速控制技術(shù)原理及特點，對運用變頻調(diào)速控制技術(shù)改造的抽油機(jī)井的能耗進(jìn)行了分析，結(jié)果表明節(jié)能效果明顯。

【關(guān)鍵詞】機(jī)采系統(tǒng) 變頻調(diào)速 原理 特點 應(yīng)用效果

隨著油田持續(xù)開采，機(jī)采設(shè)備日益老化，能耗持續(xù)增加，節(jié)能降耗成為油田關(guān)注的重點，統(tǒng)計表明，油田絕大部分能耗集中在機(jī)采、注水、電力、熱力等方面，其中機(jī)采系統(tǒng)能耗占比較大，推進(jìn)機(jī)采系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造能夠顯得尤為重要。變頻節(jié)能控制技術(shù)具有技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、安全節(jié)能等優(yōu)點，因此，加強(qiáng)機(jī)采系統(tǒng)變頻調(diào)速控制技術(shù)應(yīng)用，提升機(jī)采系統(tǒng)工作效率，降低抽油機(jī)井噸液耗電，節(jié)約油田生產(chǎn)成本具有重要的意義。

1 機(jī)采系統(tǒng)存在問題分析

大慶油田經(jīng)過五十多年的勘探開發(fā)，目前油田已經(jīng)進(jìn)入開采中后期，地層能量下降，采出液中高含水、高含沙，開采難度加大，對機(jī)采系統(tǒng)要求越來越高，然而機(jī)采系統(tǒng)中存在諸多問題，主要表現(xiàn)在：油田開采時間較長，油井?dāng)?shù)量多，抽油機(jī)設(shè)備種類繁多，設(shè)備更新?lián)Q代慢，早期投產(chǎn)設(shè)備技術(shù)落后，能耗較高，不利于節(jié)能降耗。投資不足導(dǎo)致老式抽油機(jī)數(shù)量仍占比較大，老式抽油機(jī)電機(jī)負(fù)載率和功率因數(shù)均較低，油井噸液耗電較高。老式抽油機(jī)機(jī)采系統(tǒng)工作效率較低，很多在極限條件下運行，曲柄銷、底盤斷裂的情況較為常見，老式抽油機(jī)大部分使用的是普通控制柜，智能化程度較低，對用電設(shè)備的保護(hù)功能有限，存在較多安全隱患。多年開采導(dǎo)致地層供液不足，出現(xiàn)了抽油機(jī)抽吸度不足或空抽現(xiàn)象，不能通過簡單的調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)來改善抽油機(jī)工作狀態(tài)，導(dǎo)致機(jī)采系統(tǒng)工作效率下降。

2 機(jī)采系統(tǒng)變頻調(diào)速控制技術(shù)原理和特點

2.1 變頻調(diào)速控制技術(shù)原理

機(jī)采系統(tǒng)變頻調(diào)速控制技術(shù)是使用變頻器、位置傳感器和控制電路來實現(xiàn)對抽油機(jī)智能化控制，能夠使抽油機(jī)工作制度更加合理。機(jī)采系統(tǒng)變頻調(diào)速控制技術(shù)可任意調(diào)節(jié)抽油機(jī)上、下沖程的時間，使抽油機(jī)工作狀態(tài)與抽油機(jī)的工況和產(chǎn)液量相適應(yīng)，從而提高抽油泵充滿系數(shù)和排量系數(shù)；能夠無極調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖次，使沖次達(dá)到最佳，提高抽油機(jī)工作效率，降低能耗；變頻調(diào)速控制技術(shù)能夠有效降低啟動電流，防止啟動電流過大損壞用電設(shè)備，還能有效降低機(jī)采系統(tǒng)的裝機(jī)容量；變頻調(diào)速控制技術(shù)能夠減小電網(wǎng)波動，降低電機(jī)工作的無功功率，提高機(jī)采系統(tǒng)功率因數(shù)；變頻調(diào)速控制技術(shù)安全性較高，能夠?qū)﹄妱訖C(jī)進(jìn)行過流、過載、欠過壓保護(hù)，減少機(jī)采系統(tǒng)故障的發(fā)生；對于開采時間較長導(dǎo)致產(chǎn)液量不足的井，可實時改變機(jī)采系統(tǒng)工作制度，使抽油機(jī)抽汲能力與井底流入條件匹配，提高機(jī)采系統(tǒng)工作效率。

2.2 變頻調(diào)速控制技術(shù)特點

（1）變頻調(diào)速控制技術(shù)可以方便的條件抽油機(jī)上、下沖程速度，使抽油機(jī)達(dá)到最佳工作狀態(tài)。在抽油機(jī)沖次不變的情況下，可通過調(diào)節(jié)抽油機(jī)電機(jī)頻率，改變抽油機(jī)上下沖程速度?？刂瞥橛蜋C(jī)上行時電動機(jī)頻率高于下行時電機(jī)的頻率，可使抽油機(jī)上沖程速度高于下沖程速度，從而使抽油泵的漏失量降低，提高產(chǎn)液量；反之，當(dāng)控制抽油機(jī)下行頻率高于上行時電機(jī)的頻率，能夠使抽油機(jī)下沖程時間較上沖程時間短，能夠提高抽油泵的充滿系數(shù)，從而提高產(chǎn)液量。

（2）變頻調(diào)速控制技術(shù)可以實現(xiàn)軟啟動，降低啟動電流，減小機(jī)采系統(tǒng)裝機(jī)容量，提高系統(tǒng)功率因數(shù)。同時減小沖擊電流，提高系統(tǒng)安全性。

（3）變頻調(diào)速控制技術(shù)可以實現(xiàn)對抽油機(jī)的無極調(diào)節(jié)控制，減小電動機(jī)扭矩波動，降低能耗，提高了機(jī)采系統(tǒng)工作效率。

（4）變頻調(diào)速控制技術(shù)可對實現(xiàn)對抽油機(jī)的智能化控制，可在線檢測和控制抽油機(jī)工作狀態(tài)，對抽油機(jī)運行電流、功率、頻率及扭矩進(jìn)行實時監(jiān)測，根據(jù)抽油機(jī)工作參數(shù)，實時改變抽油機(jī)工作狀態(tài)，實現(xiàn)對抽油機(jī)過流、過熱保護(hù)，同時還具有電機(jī)故障自動恢復(fù)功能，減少電機(jī)運行故障。對于供液不足的井，通過智能化控制可實現(xiàn)自動間抽功能，提高機(jī)采系統(tǒng)運行效率。

3 變頻調(diào)速控制技術(shù)應(yīng)用分析

根據(jù)實際生產(chǎn)的需要，采油廠對某區(qū)塊設(shè)備老化、負(fù)載率較低的抽油機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造，使用新的變頻調(diào)速裝置取代原有的老式配電柜，通過改造，新的變頻調(diào)速裝置實現(xiàn)了對抽油機(jī)的智能化控制，使電動機(jī)軟啟動、軟停止，沖擊電流減小，系統(tǒng)工作電流減小，裝機(jī)容量相應(yīng)降低?？梢苑奖憧旖莸恼{(diào)節(jié)抽油機(jī)工作的沖次、沖程，使抽油機(jī)達(dá)到最佳工作狀態(tài)。同時變頻調(diào)速裝置具有過流、欠過壓、過載保護(hù)功能，提供機(jī)采系統(tǒng)的安全系數(shù)。

表1為區(qū)塊內(nèi)5口機(jī)采設(shè)備老化的抽油機(jī)井改造前后的對比情況，從表中可以看出，系統(tǒng)改造效果較好，平均沖速下降了2.5次/分鐘，有功功率和無功功率均下降比較明顯，日均產(chǎn)液量明顯增加，日均耗電量減少了95.8kw.h，系統(tǒng)效率大幅提升。

4 結(jié)束語

隨著油田不斷提倡降本增效，節(jié)能降耗成為深入挖潛的突破點。機(jī)采系統(tǒng)變頻調(diào)速控制技術(shù)改造雖然單次投入大，但在采油生產(chǎn)中節(jié)能效果明顯，具有軟啟動、調(diào)參方便、保護(hù)功能強(qiáng)、系統(tǒng)工作效率高等優(yōu)點，因此，要加強(qiáng)對機(jī)采系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，提高系統(tǒng)運行效率，不斷降低油田生產(chǎn)成本。

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作者單位

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