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1、采油機的變頻改造應用 采油機的變頻改造應用 【摘要】本文主要闡述了油田抽油機變頻控制的優(yōu)點、變頻改造的難點，傳統(tǒng)潛油電泵保護裝置、潛油電泵使用變頻器的優(yōu)點，螺桿泵變頻調速自動控制系統(tǒng)及其改造后的效果等問題。 【關鍵詞】采油機；變頻改造；應用 油田的采油設備較多，如游梁式抽油機、帶輪機、螺桿泵、潛油電泵、直線電動機是伴隨采油的不同地質條件，經研發(fā)人員實地考察，在綜合分析各種技術條件下，在科技進步的促進下應運而生的。游梁式抽油機，己使用很久，但大局部油田，90%以上的油井仍使用這種設備。近幾年，隨著國家節(jié)能減排措施的不斷推廣，在節(jié)能、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。

2、變頻器在采油設備上的應用也較多，石油鉆井采用交流電動機變頻調速裝置，抽油機、潛油電泵也需要變頻調速裝置。我們對抽油機、潛油電泵、螺桿泵變頻改造進行分別探討。 1、油田抽油機變頻控制 油梁式抽油機，即“磕頭機，油梁式抽油機在油田中，無論是設備數(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。 油梁式抽油機是采用杠桿原理，由電動機帶動減速器周期性的旋轉，并拖動曲桿作往復運動，把地下的油帶出地面，送入輸油系統(tǒng)。此設備因其安裝于地面，安裝、調試方便，應用廣泛。然而，在地質條件復雜時，加油質稠、含砂、結蠟較多，有時使用起來較為困難。 1.1工頻控制的缺點 原來使用工頻直接起動

3、，起動轉矩大，對機械的沖擊較大，可能發(fā)生斷桿、卡井、減速機齒輪損壞、燒毀電動機等故障，尤其是油井的中后期，在井液量供液缺乏時，需要調節(jié)沖次，更換帶輪或減速箱，較繁瑣，危險性較大，工作量也大。 因其油井較深，一般在1km以上，設備起動時轉矩要求較大，需要的轉矩大約是正常工作時的一倍以上，所以，在設計時采用的動力裝置電動機功率要大，而在正常抽油時，負載變輕，需要的轉矩就較小，當然存在“大馬拉小車現(xiàn)象。因其在驢頭下放時，負載變輕，電動機根本處在自由下放狀態(tài)，降低了電網(wǎng)的功率因數(shù)及電動機的效率，增加了無功損耗，系統(tǒng)效率低下，耗能較大，能源浪費嚴重。 1.2變頻控制的優(yōu)點 一是可以實現(xiàn)軟啟動、軟停機，對

4、電網(wǎng)無沖擊。 二是可通過調節(jié)運行頻率無級調節(jié)抽油機的轉速，平滑方便的調節(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同時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)及變壓器的負擔，節(jié)能可以到達1/3以上。 四是采用普通電動機就能實現(xiàn)調沖，這是其他方法所不及的。 1.3變頻改造的難點 此類變頻器較大的難點是在驢頭下放時存在發(fā)電狀態(tài)，假設處理不當，會向變頻器內倒灌形成泵升電壓，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

5、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備，加速采油過程，確保穩(wěn)產、高產。此系統(tǒng)由地面控制柜和井下電泵組成。 2.1傳統(tǒng)潛油電泵保護裝置 控制柜設電動機保護裝置，有過電壓、欠電壓、過載、短路等保護功能，因潛油電泵工作于井下油的液面下，全靠油的循環(huán)散熱，控制柜一定要設置欠載保護，以確保在井內供液缺乏時停止運轉，不使電泵空轉而燒毀。 潛油電泵是安置在井下1000m3000m的電泵設備，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，運行本錢高。采用工頻全壓啟動、恒速運行，有

6、以下弊?。?工頻全速運轉，在井下液量不富裕時，可能抽空，嚴重時造成死井。 產生沖擊扭矩，損壞機泵結構。 泵突然產生較大吸力，容易吸入砂子，造成卡泵，且無穩(wěn)壓系統(tǒng)和井下液面波動較大，造成電壓、電流不穩(wěn)定，使?jié)撚碗妱訖C過勵磁或欠勵磁，引起故障。 油田供電電壓常有波動，使電動機欠勵磁或過勵磁，經常燒毀電動機。 維修量較大，維護本錢高。 2.2潛油電泵使用變頻器的優(yōu)點 基于這些原因，科技人員必須尋求更好的控制方法。變頻器具有軟啟動和調速方便的優(yōu)點，把此設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，使電網(wǎng)無沖擊，電泵轉矩降低，可以延長電纜及電泵壽命。 應按井況隨時調節(jié)電泵轉速

7、，使系統(tǒng)在良好的工作狀態(tài)下運行。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)波動的影響，電動機運行平穩(wěn)，無脈動現(xiàn)象，變頻器能補償電路電纜的損耗，電動機正常工作。 控制方便，操作簡單，各種運行參數(shù)清楚、全面。 保護功能齊全。 此類變頻器運行比擬可靠、穩(wěn)定的主要有山東新風光電子科技開展生產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，適應高氣油比、中深低產井原油的需要。 變頻調速自動控制系統(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需要，通過切換變頻控制和工頻控制局部控制螺桿泵電動機的運行狀態(tài)。為在變頻故障下不影響生產，采用工頻旁路，作為變頻備用。 改造后的效果 一是螺桿泵變頻調速采油工藝技術可以實現(xiàn)變頻調速自動控制。二是它具有壽命長、抗干擾能力強、線性范圍寬、精度高等優(yōu)點。三是能提高螺桿泵井的管理水平，為螺桿泵井的平安運行提供保證。 參考文獻 【1】周加勝.采油設備的開展.變頻器世界，2021.3 【2】蔣仕民.游梁式抽油機節(jié)能技術在河南油田的應用分析.石油天然氣學報，2021年