變頻器應(yīng)用于潛油電泵井的節(jié)能探討

潘雅繽

（大慶油田力神泵業(yè)有限公司，黑龍江 大慶 163000）

1 潛油電泵井概述

1.1 潛油電泵設(shè)備的概述

潛油電泵是作為石油開采過程中重要的機械設(shè)備和裝置，最開始的記錄是1981年從國外引進過來，之后便成為我國石油開采行業(yè)中必不可少的設(shè)備。

通過對潛油電泵內(nèi)外裝置的研究和闡述能夠更好地指導(dǎo)潛油電泵井的節(jié)能探討。具體來說，潛油電泵在今天已經(jīng)不再是全部依賴國外的引進，隨著中國現(xiàn)代化程度的深化以及石油行業(yè)的迅速發(fā)展，潛油電泵已經(jīng)實現(xiàn)了更新和換代，實現(xiàn)了由單一設(shè)備向系統(tǒng)設(shè)備的演進發(fā)展。從潛油電泵硬件裝置層面看，潛油電泵主要包括潛油保護器、潛油分離器、潛油離心泵、潛油電機、潛油溫控裝置、潛油電纜線、潛油變頻器、潛油變壓器、潛油泄油閥等，這些共同構(gòu)成了潛油電泵的整體系統(tǒng)，尤其是潛油變頻器作為潛油電泵井最為核心的部分直接影響整個潛油電泵井的正常運轉(zhuǎn)，這就是后面需要重點研究和闡述的部分。從潛油電泵的軟件層面看，潛油電泵主要包括潛油電泵程序分析、潛油電泵整體運行狀況管控程序、潛油電泵優(yōu)化程序、潛油電泵數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計程序、潛油電泵系統(tǒng)故障預(yù)警程序等。

總的來說，把潛油電泵運用于潛油電泵井中展現(xiàn)了強大的優(yōu)越性和系統(tǒng)性，具體來說主要包括：（1）潛油電泵實現(xiàn)了大排量石油開采的目的，并且尤其是在低位石油開采過程中更是得心應(yīng)手；（2）潛油電泵具有操作便捷、比較節(jié)能、噪音較少的優(yōu)點；（3）潛油電泵具有強大的功能，能夠解決好腐蝕和節(jié)垢的問題；（4）潛油電泵具有使用時間長和生產(chǎn)效率高的優(yōu)點，能夠減少石油開采的成本投入，實現(xiàn)開源節(jié)流；（5）潛油電泵能夠通過運用變頻器來適應(yīng)石油開采的深淺，具有很強的靈活性和調(diào)節(jié)度，實現(xiàn)節(jié)約的目的；（6）潛油電泵能夠很好的適用于水井平臺和斜井，并通過儀器儀表的數(shù)字化監(jiān)控保證石油開采正常運行。

1.2 潛油電泵井存在的問題概述

當(dāng)前潛油電泵裝置在潛油電泵井中的應(yīng)用除了具有上述優(yōu)點外，還存在一定的問題。通過整合這些問題能夠為引入變頻器推進潛油電泵井節(jié)能措施提供幫助。具體來說潛油電泵井存在的問題包括：（1）潛油電泵受到裝置和功率的影響使得能夠潛入的石油開采深度；（2）潛油電泵受到技術(shù)限制和使用便捷一般裝設(shè)在井下面，所以一旦潛油電泵裝置出現(xiàn)問題和故障便很難處理，而裝置修理的成本和費用也隨之較高；（3）潛油電泵在長期高溫使用的情況下很容易造成故障、磨損和腐蝕，這些需要在后續(xù)的變頻器使用中來最大限度減少風(fēng)險；（4）潛油電泵的動力源比較單一，僅僅是依靠電力系統(tǒng)，一旦電力供能出現(xiàn)問題那么便直接造成生產(chǎn)的停滯；（5）潛油電泵運轉(zhuǎn)功率較高，消耗比較大，也就是電纜的成本投入和花費占比很高，這些都是潛油電泵目前存在的問題。

1.3 潛油電泵井節(jié)能概述

潛油電泵井節(jié)能需要從硬件裝置和軟件提升方面入手，通過對潛油電泵井裝置的維護實現(xiàn)潛油電泵井節(jié)能。具體來說：

（1）重點關(guān)注潛油電泵井電纜。潛油電泵井電纜質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到石油開采的效率，承擔(dān)著電力運輸?shù)拿浇樽饔?，也會影響潛油電泵井設(shè)備信號的傳輸。但是，由于潛油電泵井開采是一項長期且強度很高的工作，所以會不可避免地造成潛油電泵井電纜的損耗，從而影響潛油電泵井開采效率，這些影響效率大致可以分為化學(xué)因素、溫度因素、機械因素等。后續(xù)為了提高潛油電泵井開采效率并實現(xiàn)節(jié)能的舉措需要進一步優(yōu)化潛油電泵井電纜的材料使用、定期保養(yǎng)。

（2）重點關(guān)注潛油電泵井整體效率。目前潛油電泵井確實存在供給關(guān)系失調(diào)和使用—產(chǎn)出效率過低的情況，這些都會造成潛油電泵井投入與產(chǎn)出不平衡的問題。具體來說，影響潛油電泵井整體效率的原因包括潛油電泵井電壓、潛油電泵井電機功率、潛油電泵井葉輪流面等影響因子。后續(xù)，則需要針對性地解決問題來提高潛油電泵井效率。

（3）引入雙潛油電泵井故障分析和排除方法。潛油電泵井問題的出現(xiàn)在很大程度上歸結(jié)于使用方法和指導(dǎo)方法的不當(dāng)。傳統(tǒng)的潛油電泵井方法主要是單潛油電泵井方法，這類方法具有較大的缺陷性，不利于及時發(fā)現(xiàn)潛油電泵井出現(xiàn)的問題。后面為了提升潛油電泵井的使用效率，實現(xiàn)節(jié)約成本的目的，需要引入雙潛油電泵井故障分析和排除法，做好潛油電泵井平臺的日常維護和保養(yǎng)。

（4）做好潛油電泵井產(chǎn)能預(yù)測軟件的設(shè)計與開發(fā)?！霸跐撚碗姳玫倪x擇計算中，油井產(chǎn)能預(yù)測是一個很重要的步驟，油井生產(chǎn)能力預(yù)測的準(zhǔn)確性，將直接關(guān)系到潛油電泵選擇的合理性?！睗撚碗姳镁布O(shè)施的維護與軟件系統(tǒng)的開發(fā)同樣重要。具體來說，在潛油電泵井軟件開發(fā)中需要引入并且借助Visual Basic語言激活潛油電泵井的控制，實現(xiàn)數(shù)字化和科學(xué)化的管理。

（5）引入解卡技術(shù)解決潛油電泵井中的卡泵問題。潛油電泵井中常常會出現(xiàn)因為設(shè)備使用時間過長的機器卡泵、結(jié)蠟、出砂、結(jié)垢等問題，這些問題會大大降低潛油電泵井的生產(chǎn)效率，不利于潛油電泵井的開源節(jié)流。后續(xù)，針對這些問題需要引入解卡技術(shù)提升潛油電泵井的生產(chǎn)效率，包括正/反循環(huán)洗井解卡、調(diào)相序反轉(zhuǎn)解卡、變頻控制調(diào)參解卡、工頻控制啟動解卡等技術(shù)。

（6）多參數(shù)監(jiān)控提升潛油電泵井效率。中國的地質(zhì)條件對于石油開采造成了很大的影響，我國地質(zhì)條件復(fù)雜主要是貧油條為主?；谏鲜龅刭|(zhì)環(huán)境，機械化的石油開采成為當(dāng)前我國石油開采的主要形式，在此情況下潛油電泵機械成為主導(dǎo)我國石油開采過程中的主要動力，必須要對潛油電泵機械以及潛油電泵井下的各種環(huán)境進行實時的監(jiān)控，主要包括對各項儀器設(shè)備以及儀器設(shè)備參數(shù)的監(jiān)管，做好事前檢查、事中觀察和事后復(fù)查工作。其中需要重點監(jiān)測潛油電泵井的入口溫度、潛油電泵井的入口壓力、潛油電泵井的電機溫度、潛油電泵井的出口壓力等，并利用現(xiàn)代化的軟件制作潛油電泵井?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)測圖表。

2 潛油電泵井的變頻器功能概述

變頻器的技術(shù)特點能夠適用于潛油電泵井的節(jié)能發(fā)展，推進潛油電泵井的技術(shù)管理方式創(chuàng)新。

變頻器技術(shù)特點如下：

（1）變頻器主要采用PWM控制方式，主要以正弦波的方式進行輸出，于是便形成較為穩(wěn)定的輸出效率和控制效率。

（2）變頻器可以整合多樣化的電路系統(tǒng)且因其較高功率的輸出效果能夠為石油開采提供強大的動力，推動石油開采機械化的發(fā)展。

（3）變頻器主要采用模塊化設(shè)計，展現(xiàn)出結(jié)構(gòu)緊湊和交互性強的特點，成為推動潛油電泵井發(fā)展的重要裝置。

（4）變頻器是屬于直接的高壓輸出，不需要進行變壓輸出或者電流轉(zhuǎn)化，具有使用便捷的特點，能夠適用于潛油電泵井的發(fā)展。

（5）變頻器具有極低的dv或者dt輸出，不需要任何額外形式的濾波器。

（6）變頻器具有極強的抗干擾能力，因其主要采用光纖通訊技術(shù)使得變頻器能夠很好地運用于潛油電泵井的發(fā)展。

潛油電泵井的變頻器功能闡述：

（1）變頻器能夠減少潛油電泵井和潛油電泵機器的風(fēng)險?！皾撚碗姳脵C組啟動時產(chǎn)生沖擊電流，機泵電纜及相關(guān)組件會受到破壞。變頻器可以根據(jù)井下實際情況及時調(diào)節(jié)機泵生產(chǎn)參數(shù)，實現(xiàn)軟啟動，使電機處于平穩(wěn)運行狀態(tài),節(jié)能降耗效果顯著。”石油開采行業(yè)也是面臨巨大風(fēng)險和危機的行業(yè)，不管是對人造成的危險或者是對機器造成的損耗都是不可避免的。因此，為了有效減少這些風(fēng)險的概率必須要把變頻器運用到石油開采中，使?jié)撚碗姳镁ㄟ^變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)對機器正常運轉(zhuǎn)的管控和對人的健康防范的監(jiān)控。

（2）變頻器能夠推動潛油電泵井節(jié)能的發(fā)展。當(dāng)前潛油電泵井各種事故的發(fā)生不僅僅是對人的安全造成威脅，更是會提高潛油電泵井的運行成本和管理成本。為了減少潛油電泵井運轉(zhuǎn)過程中的不必要投入和開支以達到開源節(jié)流的目的和效果，后續(xù)則需要引入變頻器來推動潛油電泵井的正常運轉(zhuǎn)。變頻器運用潛油電泵井的原理在于變頻器不僅能夠?qū)崟r的反映潛油電泵井中的生產(chǎn)運作情況，更能對潛油電泵井中存在問題通過變頻器中的數(shù)值反映出來，通過對潛油電泵井生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)泵組的軟啟動，從而高效便捷地管理潛油電泵井。

（3）變頻器在潛油電泵井的使用已經(jīng)成為趨勢。變頻器在潛油電泵井中使用必須要注重二者的契合，一方面是要明確變頻器的功能及變頻器的原理、變頻器的類別、變頻器的特征等，為后續(xù)優(yōu)化潛油電泵井中的變頻器選擇提供基礎(chǔ)。另一方面，要明確潛油電泵井的工藝流程，從而優(yōu)化變頻器的使用?？偟膩碚f，要在潛油電泵井不斷的調(diào)查和研究過程中明確變頻器的參數(shù)，通過變頻調(diào)試實現(xiàn)對潛油電泵井的精準(zhǔn)、便捷管理，提高潛油電泵井的節(jié)能效率。

3 變頻器應(yīng)用于潛油電泵井的節(jié)能探討

變頻器運用于潛油電泵井的節(jié)能舉措需要以潛油電泵井面臨的問題為基礎(chǔ)，通過對石油開采中的硬件機組管理和軟件系統(tǒng)管控來實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。具體來說要從以下方面進行。

3.1 通過變頻器減少潛油電泵井運轉(zhuǎn)的風(fēng)險，達成風(fēng)險節(jié)能的目的

潛油電泵井深度達地下2000m以下，而潛油電泵機組在長期的運作中必然會出現(xiàn)機器損耗和管理不科學(xué)引發(fā)的潛油電泵井運行風(fēng)險。為了減少潛油電泵井運轉(zhuǎn)中的硬件損耗和系統(tǒng)不完善引發(fā)的風(fēng)險需要通過變頻器在潛油電泵井運轉(zhuǎn)中的管理來最大限度降低風(fēng)險?？偟膩碚f，達成潛油電泵井節(jié)能的目的不僅僅要從機器設(shè)備投入方面入手，更需要以風(fēng)險防范為著力點，通過減少風(fēng)險成本來完成潛油電泵井節(jié)能的目的。

3.2 通過變頻器調(diào)節(jié)潛油電泵井運作，達到節(jié)約機器維修的成本目的

傳統(tǒng)的潛油電泵井管理主要還是采用單一和粗放的機組管理模式，造成潛油電泵井運行過程中機器損耗高、管理失范、耗電量大的問題，出現(xiàn)“大馬拉小車”的問題。但是，受到地形的限制以及石油開采過程中技術(shù)更新的影響，傳統(tǒng)的潛油電泵井運轉(zhuǎn)模式已經(jīng)很難適應(yīng)當(dāng)前潛油電泵井的正常運轉(zhuǎn)，造成石油開采成本投入過高。在此基礎(chǔ)上，要通過引入變頻器來調(diào)節(jié)潛油電泵井的合理運作，實現(xiàn)對潛油電泵井的精確管理。

3.3 通過變頻器提高潛油電泵井運轉(zhuǎn)的適用性能，達到節(jié)約作業(yè)費用的目的

潛油電泵井中引入變頻器能夠極大地提升潛油電泵的使用范圍，通過變頻器調(diào)速裝置潛油電泵的性能得到大大提升，這樣不管是從技術(shù)更新還是機器運轉(zhuǎn)方面都大大降低了成本的投入，減少了浪費。

3.4 通過變頻器提高潛油電泵井運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，達到對不穩(wěn)定作業(yè)成本控制

潛油電泵井的變頻控制成功實現(xiàn)了控制方式的改變，由原來的不穩(wěn)定控制方式轉(zhuǎn)為恒壓控制的穩(wěn)定控制方式。在此之下，潛油電泵井的運轉(zhuǎn)變得更加穩(wěn)定和易控，這樣就大大降低了對潛油電泵井的風(fēng)險投入成本。