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1、采油機(jī)的變頻改造應(yīng)用 采油機(jī)的變頻改造應(yīng)用 【摘要】本文主要闡述了油田抽油機(jī)變頻控制的優(yōu)點(diǎn)、變頻改造的難點(diǎn)，傳統(tǒng)潛油電泵保護(hù)裝置、潛油電泵使用變頻器的優(yōu)點(diǎn)，螺桿泵變頻調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng)及其改造后的效果等問題。 【關(guān)鍵詞】采油機(jī)；變頻改造；應(yīng)用 油田的采油設(shè)備較多，如游梁式抽油機(jī)、帶輪機(jī)、螺桿泵、潛油電泵、直線電動(dòng)機(jī)是伴隨采油的不同地質(zhì)條件，經(jīng)研發(fā)人員實(shí)地考察，在綜合分析各種技術(shù)條件下，在科技進(jìn)步的促進(jìn)下應(yīng)運(yùn)而生的。游梁式抽油機(jī)，己使用很久，但大局部油田，90%以上的油井仍使用這種設(shè)備。近幾年，隨著國家節(jié)能減排措施的不斷推廣，在節(jié)能、

2、工藝、提效等方面，油田科技人員正不斷積極探索，力求有較大的突破。變頻器在采油設(shè)備上的應(yīng)用也較多，石油鉆井采用交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速裝置，抽油機(jī)、潛油電泵也需要變頻調(diào)速裝置。我們對抽油機(jī)、潛油電泵、螺桿泵變頻改造進(jìn)行分別探討。 1、油田抽油機(jī)變頻控制 油梁式抽油機(jī)，即“磕頭機(jī)〞，油梁式抽油機(jī)在油田中，無論是設(shè)備數(shù)量還是在規(guī)模上都占多數(shù)。并且方便安裝、易于操作、平安可靠，在采油廠廣泛使用。 油梁式抽油機(jī)是采用杠桿原理，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器周期性的旋轉(zhuǎn)，并拖動(dòng)曲桿作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把地下的油帶出地面，送入輸油系統(tǒng)。此設(shè)備因其安裝于地面，安裝、調(diào)試方便，應(yīng)用廣泛。然而，在地質(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，加

3、油質(zhì)稠、含砂、結(jié)蠟較多，有時(shí)使用起來較為困難。 1.1工頻控制的缺點(diǎn) 原來使用工頻直接起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，對機(jī)械的沖擊較大，可能發(fā)生斷桿、卡井、減速機(jī)齒輪損壞、燒毀電動(dòng)機(jī)等故障，尤其是油井的中后期，在井液量供液缺乏時(shí)，需要調(diào)節(jié)沖次，更換帶輪或減速箱，較繁瑣，危險(xiǎn)性較大，工作量也大。 因其油井較深，一般在1km以上，設(shè)備起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)矩要求較大，需要的轉(zhuǎn)矩大約是正常工作時(shí)的一倍以上，所以，在設(shè)計(jì)時(shí)采用的動(dòng)力裝置電動(dòng)機(jī)功率要大，而在正常抽油時(shí)，負(fù)載變輕，需要的轉(zhuǎn)矩就較小，當(dāng)然存在“大馬拉小車〞現(xiàn)象。因其在驢頭下放時(shí)，負(fù)載變輕，電動(dòng)機(jī)根本處在自由下放狀態(tài)，降低了電網(wǎng)的功率因數(shù)及電動(dòng)機(jī)

4、的效率，增加了無功損耗，系統(tǒng)效率低下，耗能較大，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。 1.2變頻控制的優(yōu)點(diǎn) 一是可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟停機(jī)，對電網(wǎng)無沖擊。 二是可通過調(diào)節(jié)運(yùn)行頻率無級調(diào)節(jié)抽油機(jī)的轉(zhuǎn)速，平滑方便的調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)始終保持平衡，增加泵效，工作處在最正確狀態(tài)。 三是在變頻器輸入側(cè)同時(shí)接入交流電抗器和直流電抗器的條件下，能提高全功率因數(shù)接近1，可以減輕電網(wǎng)及變壓器的負(fù)擔(dān)，節(jié)能可以到達(dá)1/3以上。 四是采用普通電動(dòng)機(jī)就能實(shí)現(xiàn)調(diào)沖，這是其他方法所不及的。 1.3變頻改造的難點(diǎn) 此類變頻器較大的難點(diǎn)是在驢頭下放時(shí)存在發(fā)電狀態(tài)，假設(shè)處理不當(dāng)，會向變頻器內(nèi)倒灌形成泵升電

5、壓，使變頻器的母線電壓升高，危及變頻器的平安。傳統(tǒng)的變頻器采用耗能電阻把這一局部能量以熱能的形式消耗掉，目前大多數(shù)采用回饋的方式，把泵升電壓通過處理回送電網(wǎng)，或采用共直流母線方案，使節(jié)能效果提高。 2、潛油電泵 潛油電泵采油是油田采油的一種方式。它一般在地下的油井內(nèi)工作，在某些供液充足、井況較好的油田，多采用潛油電泵這種采油設(shè)備，加速采油過程，確保穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。此系統(tǒng)由地面控制柜和井下電泵組成。 2.1傳統(tǒng)潛油電泵保護(hù)裝置 控制柜設(shè)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，有過電壓、欠電壓、過載、短路等保護(hù)功能，因潛油電泵工作于井下油的液面下，全靠油的循環(huán)散熱，控制柜一定要設(shè)置欠載保護(hù)，以

6、確保在井內(nèi)供液缺乏時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，不使電泵空轉(zhuǎn)而燒毀。 潛油電泵是安置在井下1000m～3000m的電泵設(shè)備，工作環(huán)境很差，而傳統(tǒng)的供電方式 全壓、工頻更使其故障頻繁，運(yùn)行本錢高。采用工頻全壓啟動(dòng)、恒速運(yùn)行，有以下弊病： 工頻全速運(yùn)轉(zhuǎn)，在井下液量不富裕時(shí)，可能抽空，嚴(yán)重時(shí)造成死井。 產(chǎn)生沖擊扭矩，損壞機(jī)泵結(jié)構(gòu)。 泵突然產(chǎn)生較大吸力，容易吸入砂子，造成卡泵，且無穩(wěn)壓系統(tǒng)和井下液面波動(dòng)較大，造成電壓、電流不穩(wěn)定，使?jié)撚碗妱?dòng)機(jī)過勵(lì)磁或欠勵(lì)磁，引起故障。 油田供電電壓常有波動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)欠勵(lì)磁或過勵(lì)磁，經(jīng)常燒毀電動(dòng)機(jī)。 維修量較大，維護(hù)本錢高。 2.2

7、潛油電泵使用變頻器的優(yōu)點(diǎn) 基于這些原因，科技人員必須尋求更好的控制方法。變頻器具有軟啟動(dòng)和調(diào)速方便的優(yōu)點(diǎn)，把此設(shè)備投入到潛油電泵的控制電路上，可以取得較好的效果。 低頻、低壓的軟啟動(dòng)，使電網(wǎng)無沖擊，電泵轉(zhuǎn)矩降低，可以延長電纜及電泵壽命。 應(yīng)按井況隨時(shí)調(diào)節(jié)電泵轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)在良好的工作狀態(tài)下運(yùn)行。節(jié)能效果較好，約可以節(jié)能15%左右。 電泵工作電壓不受電網(wǎng)波動(dòng)的影響，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，無脈動(dòng)現(xiàn)象，變頻器能補(bǔ)償電路電纜的損耗，電動(dòng)機(jī)正常工作。 控制方便，操作簡單，各種運(yùn)行參數(shù)清楚、全面。 保護(hù)功能齊全。 此類變頻器運(yùn)行比擬可靠、穩(wěn)定的主要有山東新風(fēng)

8、光電子科技開展生產(chǎn)的中壓潛油電泵變頻器，在大慶、勝利等油田使用較多，使用效果良好。 3、螺桿泵 在高粘度、高臺砂量的區(qū)塊，一般采用螺桿泵進(jìn)行稠油油藏的開采。 螺桿泵既有其柱塞泵的硬特性，又具有離心泵的軟特性，能夠輸送高粘度、高臺砂量的原油，適應(yīng)高氣油比、中深低產(chǎn)井原油的需要。 變頻調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng) 變頻控制系統(tǒng)包括變頻器、主控電路和輔助電路。主控電路由變頻控制電路和工頻控制電路組成，針對螺桿泵井的生產(chǎn)需要，通過切換變頻控制和工頻控制局部控制螺桿泵電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。為在變頻故障下不影響生產(chǎn)，采用工頻旁路，作為變頻備用。 改造后的效果 一是螺桿泵變頻調(diào)速采油工藝技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速自動(dòng)控制。二是它具有壽命長、抗干擾能力強(qiáng)、線性范圍寬、精度高等優(yōu)點(diǎn)。三是能提高螺桿泵井的管理水平，為螺桿泵井的平安運(yùn)行提供保證。 參考文獻(xiàn) 【1】周加勝.采油設(shè)備的開展.變頻器世界，2021.3 【2】蔣仕民.游梁式抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)在河南油田的應(yīng)用分析.石油天然氣學(xué)報(bào)，2021年