抽油機變頻控制柜在采油管理的應用

李鵬 牛冬梅

【摘要】油井的變頻技術，是對抽油機所運行的特點而設計和應用的，這使得油田在發(fā)展的過程中，抽油機自身能源的消耗已得到根本改善。利用這個變頻技術，經過傳感器技術實現(xiàn)模擬控制，變頻調速技術使得機械效率在整個過程一直保持最佳狀態(tài)。這也非常有效地消除了不必要的消耗，實現(xiàn)了節(jié)能減排的最終目的。變頻技術的利用使得抽油機實現(xiàn)了軟啟動，因此設備選型更加合理，取得了較大的經濟效益和社會效益。

【關鍵詞】節(jié)能降耗 變頻控制柜 抽油機 油井管理 變頻技術 生產參數(shù)

1 概述

現(xiàn)在變頻技術的發(fā)展非常迅速，在油田的生產和IT業(yè)領域中的應用越來越廣泛。變頻技術原理結合了信息技術、模糊控制技術、傳感器技術、計算機技術和變頻調速技術等現(xiàn)代高新轉換技術，使油田在開發(fā)過程中抽油機能源消耗得到根本改善。再通過傳感器技術來實現(xiàn)模擬控制機械采油的效率使它在運行過程中始終保持著最佳的狀態(tài)，有效地杜絕設備的空消耗，實現(xiàn)節(jié)約能源的目的。使用該技術還實現(xiàn)了抽油機的軟啟動，讓設備選型更加合理，在油田開發(fā)的過程中具有更廣泛的推廣空間。

2 采油管理

管理是企業(yè)發(fā)展永恒的主題。對于油田也是如此，在一定程度上加強石油生產方面的管理，可以看在盒底的釆油成本，提高原油采收率的整體發(fā)展利益，這是各單位的每個部門必須實現(xiàn)的管理目標。采油單位想降低成本和提高效率，就需要從成本的來源、技術創(chuàng)新、控制過程、制度創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和人員素質培訓等許多方面進行。然而，采油單位最傳統(tǒng)的觀念是要逐層的去分解油的產量目標及成本，這樣做是為了能通過逐層分解比較大的宏觀工程，加強各級管理工作，以引導社會各階層的生活。同時強調不能只注重宏觀目標的理念是非常重要的，每一個級別的管理人員都必需對自身的工作有安排性、檢查性、計劃性及總結性。

3 變頻柜在油井節(jié)能、增產運行中的機理

一直以來，對于抽油機節(jié)能方面的實驗做了很多的研究工作，同時也作出了不可估量的貢獻。普通電機的變頻器可以減小電池的容量，提高電機的負荷量，使變頻器輸入的功率接近1，而且還會改變它的上下沖程。所以，這也是在改善抽油機的系統(tǒng)配置。在這些實驗中，無論是在電動機的能力上還是系統(tǒng)的配置上，目的都只一個，就是要高效節(jié)能。發(fā)電時，它可以通過電阻的回饋把發(fā)電的能量釋放掉。還有就是，一次性投資太大，現(xiàn)場不容易管理，不僅如此，變頻器本身也存在一定功率損耗的情況，它的諧波會在一定程度上對電網產生影響，這是不可避免的。因此，使電動機附加的損耗增加。

3.1 工作原理

目前各種抽油機變頻柜在處理可再生電能源的方法有吸收電容、制動電阻、再生制動等。更先進的方法是使用再生制動將部分電能量反饋回電網。當抽油機的能量被反饋到智能變頻控制柜中后，能夠在電動機驅動抽油機工作的過程中由主變頻器從電網中吸收電能量。而在油井釋放能量時，則由回饋變頻器把這部分能量轉變?yōu)榕c電網的電壓同相同的正弦波，然后經過過濾后回饋給電網。實踐證明，其效果是非常明顯的，節(jié)能率可高達30%至60%。

3.2 增產原理

動態(tài)設置是采取輸入最低頻率、正常頻率和最高頻率的方法，利用最小的載荷完成最大的工作量，根據當時采集的載荷以及示功圖進行分析處理的。在同—個沖程里采集的載荷大于它的最小載荷，抽油機按正常的頻率運行，如果采集的載荷小于它的最小載荷，變頻柜將會在它的最高頻率和最低頻率之間分成很多段運行。對于那些上下不平衡的油井，控制抽油機會按照不同的頻率運行，最終達到上快、下慢的運行目的，能減少空抽，提高泵效率，從而達到節(jié)約能源，提高原油的產量。

4 抽油機變頻控制柜在采油管理中的應用及其優(yōu)點

采油管理中的智能變頻控制柜應用到了雙變頻技術，它能實現(xiàn)抽油機中的傳遞的優(yōu)化和能量的轉化。一般變頻控制柜和此類變頻控制柜有著比較大的差異，它可以再次返回到變頻器的直流環(huán)節(jié)中的擁有可再生特性的電能轉化，并且它和電網的電源具有相同的同步交流正弦波，以及使用濾波，把這種可再生的電能傳給電網，提供給它利用。此外，還要將電磁調速電機進行一系列的改造，經過對它的調速器的速度進行設定和調整，把它的范圍調到最大檔，并且把變頻器的頻率調低，提高節(jié)能效果和運營效率。

抽油機的變頻控制柜在采油管理中有以下優(yōu)點：第一；對過壓、短路、過載、過流、三相不平衡有保護的功能。第二；軟停止、軟啟動，減少工頻啟動引起的電纜和電機的絕緣老化，能延長設備的使用壽命和維修周期。第三；可靠安全，可以減小抽油機全部系統(tǒng)的運行速度，以減輕運動、傳輸部分的磨損和疲勞。第四；電網的能量可以得到回饋，使它的經濟效益得到了增加。第五；有工頻旁路系統(tǒng)做備用，能夠依據不同的需求來轉換工頻旁路的運行，以確保生產的正常進行。運用了這個能量回饋系列的抽油機，使得智能變頻控制柜在節(jié)約能源方面取得了很好的效果，通過對一些油井中調速的電機進行改造后，對比測試之前和之后的節(jié)電率是31.5%。為了進一步提高游梁式抽油機的節(jié)約能源效果，某些情況下，應該對現(xiàn)有的電動機的機械特性進行改善的方面入手，使抽油機的機械特性與負載特性相互協(xié)合。再者，是要研制一個四象限的變頻器，能夠使電網得到電動機所發(fā)的電的回饋?，F(xiàn)在仍然有許多存在于游梁式的抽油機節(jié)能方面急待解決的問題，電機的節(jié)能情況還不是很理想的，還需要在各方面作出更多的努力。

5 節(jié)能效果

這一系列的抽油機能量回饋智能變頻控制柜在礦山LL-N20井8口井改造，電機的轉速，對比試驗前，有18%的儲蓄率。

6 結論

為了進一步提高梁式抽油機的節(jié)能效果，不僅應該改善現(xiàn)有的人力電動機的機械特性，使得機械性能和負載特性互相配合，抽油機協(xié)調硬盤的工作是負荷小，負載變大的特性變得柔軟，既降低了電機的損耗，也提升泵了的效率。提高系統(tǒng)效率。還應該研制一個四象限的變頻器，這樣就可以使電網收集電機發(fā)電時所發(fā)的電。

參考文獻

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