變頻技術(shù)在抽油機(jī)設(shè)備的應(yīng)用

江 濤，魯海英

（1.新疆油田公司百口泉采油廠油田工藝研究所，新疆 克拉瑪依 834011；2.新疆獨(dú)山子石化總公司礦區(qū)事業(yè)部，新疆 克拉瑪依 833600）

近年來，低壓交流變頻調(diào)速器已在油田機(jī)械采油設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用，其中立式智能抽油機(jī)是一種采用智能—模擬及數(shù)字混合控制技術(shù)的節(jié)能型抽油機(jī)，它不但縮短了“拖動(dòng)電機(jī)—減速器—執(zhí)行機(jī)構(gòu)”的傳動(dòng)鏈，完成了油液的采吸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的無級(jí)調(diào)速。2000年底，百口泉采油廠開始在機(jī)采設(shè)備試用兩臺(tái)具有變頻調(diào)速功能的立式抽油機(jī)后認(rèn)為，該機(jī)應(yīng)用的變頻控制系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)抽油機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速額定、沖次的調(diào)整依賴電機(jī)皮帶輪的更換、沖程的調(diào)整工序復(fù)雜等問題，實(shí)現(xiàn)了抽油機(jī)的沖程、沖次調(diào)整無級(jí)化、自動(dòng)化，滿足了不同油井的生產(chǎn)需要。

該機(jī)應(yīng)用的變頻控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制效果好、系統(tǒng)效率高，能滿足大排量、聚驅(qū)及稠油等多工況油井舉升工藝的需要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，百口泉油田已在23臺(tái)立式抽油機(jī)上應(yīng)用該技術(shù)，經(jīng)過幾年的生產(chǎn)運(yùn)行，證明其節(jié)電效果顯著。

一、變頻抽油機(jī)控制器的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

1.從2000年11月中旬開始，在百口泉采油廠油田21井區(qū)選擇了13034和13041兩口井，分別應(yīng)用變頻立式抽油機(jī)，應(yīng)用前后的各生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比見表1。從表1可以看出，在地面、地下相同工況下，13034、13041兩井在使用不同電機(jī)前后，上電流分別下降了54.00%和38.79%，下電流分別下降了67.39%和56.15%；輸入功率分別下降了57.34%和44.76%；功率因數(shù)分別上升了35.92%和21.79%。

表1

2.換機(jī)前后實(shí)測(cè)功圖對(duì)比見圖1、圖2。

二、抽油機(jī)變頻控制系統(tǒng)特點(diǎn)

從立式抽油機(jī)變頻控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理及現(xiàn)場(chǎng)試用情況，總結(jié)該控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。

1.系統(tǒng)效率高、節(jié)能效果好。從圖1、圖2可以看出，使用抽油機(jī)變頻控制系統(tǒng)后，其抽油機(jī)運(yùn)行時(shí)載荷線非常平滑，動(dòng)載荷小，進(jìn)一步降低有功功率，從而具有較高的系統(tǒng)效率和良好的節(jié)能效果。

圖1 13034井換機(jī)前后實(shí)測(cè)功圖對(duì)比

圖2 13041井換機(jī)前后實(shí)測(cè)功圖對(duì)比

2.運(yùn)動(dòng)特性調(diào)節(jié)方便，可滿足多工況油井舉升工藝的需要。根據(jù)油井多種井下工況，通過無級(jí)調(diào)速，該控制器可方便實(shí)現(xiàn)沖程無級(jí)調(diào)整，沖次無級(jí)調(diào)節(jié)和控制，使井下桿柱運(yùn)行較平穩(wěn)，減少了沖程損失（減程比為1）及由此造成的桿柱斷脫，延長(zhǎng)了修井周期，并能防止聚驅(qū)和稠油開采時(shí)“光桿打架”、“管桿偏磨”、“柱塞偏磨”等工藝問題，適應(yīng)于多種工況條件下舉升工藝的需要。

3.日常維護(hù)方便，費(fèi)用低。隨著井況的變化及生產(chǎn)的需要，需經(jīng)常對(duì)油井的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，普通電氣控制技術(shù)在參數(shù)調(diào)整時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還因停機(jī)影響產(chǎn)量，而變頻電氣控制技術(shù)則從根本上解決了這一問題，現(xiàn)將現(xiàn)場(chǎng)使用操作情況列表對(duì)比（表2），從表2可以看出，應(yīng)用變頻控制技術(shù)的抽油機(jī)調(diào)整參數(shù)幾乎不占用生產(chǎn)時(shí)間，提高了工作效率。

表2

4.工作可靠，安全性能好。變頻電氣控制的電氣保護(hù)措施較完善，具有電源過壓、欠壓、斷缺相、過載等13種保護(hù)功能。試用的這兩臺(tái)變頻控制技術(shù)的抽油機(jī)經(jīng)過了4年多百口泉采油廠油田冬夏溫差大（-38～42℃）及12級(jí)以上大風(fēng)的考驗(yàn)，各控制、運(yùn)動(dòng)部位均未出現(xiàn)大的故障。

三、結(jié)論

1.與普通電氣控制方式相比，變頻電氣控制技術(shù)使得抽油機(jī)運(yùn)行時(shí)的上下電流較小，能耗較低，功率因數(shù)高，節(jié)能效果較好。

2.沖程、沖次可在較大范圍內(nèi)通過按電鈕來實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)，大大降低了現(xiàn)場(chǎng)操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了地面調(diào)整參數(shù)的占產(chǎn)時(shí)間，并且數(shù)據(jù)可在配電柜內(nèi)的顯示屏上直接顯示出來，很直觀。

3.換向平穩(wěn)、動(dòng)載小，改善了桿柱運(yùn)行條件，降低了抽油桿斷脫頻次，延長(zhǎng)了修井周期。

4.安全保護(hù)系統(tǒng)完善，重心平穩(wěn)。