抽油機(jī)變頻控制柜在采油管理中的應(yīng)用

熊輝(勝利油田石油開(kāi)發(fā)中心有限公司勝科分公司采油三隊(duì) 山東 東營(yíng) 257000)

隨著我國(guó)科技的發(fā)展，變頻技術(shù)發(fā)展迅速，在油田的生產(chǎn)與I T領(lǐng)域中的應(yīng)用日趨廣泛。變頻技術(shù)實(shí)質(zhì)上結(jié)合了變頻調(diào)速技術(shù)、信息技術(shù)以及出傳感器技術(shù)等高科技技術(shù)，在開(kāi)發(fā)油田的過(guò)程中，抽油機(jī)能源的消耗問(wèn)題將會(huì)得到解決。通過(guò)傳感器技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬控制機(jī)械，使其在運(yùn)行階段一直保持最好的狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的作用。

一、抽油機(jī)變頻控制柜的作用

變頻技術(shù)是一種新型的技術(shù)，一般情況下，抽油機(jī)的工作狀態(tài)有兩種：第一、一種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分設(shè)備經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)抽油機(jī)就能夠從電網(wǎng)上獲得一定的電能；第二、釋放出一定的能量，主要是由機(jī)械部分的設(shè)備來(lái)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)發(fā)電的過(guò)程。在此階段內(nèi)，抽油機(jī)能夠?qū)?shì)能轉(zhuǎn)化為電能，并回饋給電網(wǎng)[1]。假如在此時(shí)不使用變頻技術(shù)，這些電能是能夠直接反饋給電網(wǎng)的，在此時(shí)間不會(huì)浪費(fèi)電能。在使用變頻器時(shí)，一般的變頻器輸入就是二極管整流，這樣的能量不能往相反的方向流動(dòng)，沒(méi)有電能回流電網(wǎng)通路時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致變頻器的回流，使電壓升高，造成直流過(guò)壓的保護(hù)狀況，因此必須對(duì)這些電能進(jìn)行處理。在油田的生產(chǎn)過(guò)程中，變頻技術(shù)結(jié)合了模糊控制技術(shù)以及信息技術(shù)等，充分改善了抽油機(jī)的能耗。運(yùn)用這樣的變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，就能夠?qū)崿F(xiàn)采油節(jié)能的目的。隨著變頻技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在熱采區(qū)使用變頻技術(shù)能夠有效的調(diào)整抽油機(jī)的能耗。

二、油田電動(dòng)機(jī)節(jié)能概述

目前，油田電動(dòng)機(jī)的節(jié)能通常要分為三個(gè)階段：第一、是通過(guò)提高電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率以及功率的因數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能；第二、是人為的改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性來(lái)實(shí)現(xiàn)符合特性的柔性配合，通過(guò)改變電頻來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能；第三、是在設(shè)計(jì)方面改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，例如高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)以及超高轉(zhuǎn)差電動(dòng)機(jī)等，以此提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

1.變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)

變頻調(diào)速是新型的節(jié)能技術(shù)，通常是在普通電動(dòng)機(jī)電源上安裝變頻器，降低電動(dòng)機(jī)的容量，使負(fù)荷率得到提升。當(dāng)變頻器的輸入功率因數(shù)接近1時(shí)，就能夠改變上下沖程的速比，還能夠改善抽油機(jī)系統(tǒng)的配合，達(dá)到節(jié)能的目的。

2.工作原理

目前抽油機(jī)變頻柜在處理可再生電能源的方式主要有再生制動(dòng)、吸收電容以及制動(dòng)電阻等。更為先進(jìn)的方式就是利用再生制動(dòng)將部分電能量反饋給電網(wǎng)。當(dāng)抽油機(jī)的能量被反饋到智能變頻控制柜中時(shí)，就能夠在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)工作的過(guò)程中由主變頻器從電網(wǎng)中吸收電能量。而在油井稀釋能量的過(guò)程中，則由回饋?zhàn)冾l器將這部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)榕c電網(wǎng)的電壓同相同的正弦波，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后在回饋給電網(wǎng)，節(jié)能效率能夠達(dá)到30%-60%。

三、抽油機(jī)變頻控制柜在采油管理中的應(yīng)用

采油管理中的智能變頻控制柜應(yīng)用了雙變頻技術(shù)，其能夠有效的實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)中傳遞的優(yōu)化與能量的轉(zhuǎn)化。一般的變頻控制柜與這種變頻控制柜有著巨大的差別，其能夠再次返回到變頻器的直流緩解中，擁有可再生特性的電能轉(zhuǎn)化，且還能夠與電網(wǎng)的電源具有同樣的交流正弦波與使用濾波，將這種可再生的電能傳給電網(wǎng)，供其利用[2]。此外，還可改造電磁調(diào)速電機(jī)，將電磁調(diào)速機(jī)的范圍調(diào)至最大檔，并將變頻器的頻率調(diào)至最低，有效的提升節(jié)能效果與運(yùn)營(yíng)效率。實(shí)踐證明，這樣配置使用，能夠使節(jié)電率達(dá)到32%-62%，因此在當(dāng)代油田開(kāi)采等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

近年來(lái)，人們對(duì)于抽油機(jī)在電動(dòng)節(jié)能方面的實(shí)驗(yàn)做了很多研究，為油田的節(jié)能開(kāi)采做出了巨大的貢獻(xiàn)。在普通的電動(dòng)機(jī)能源上，加上變頻器就能夠有效的降低電動(dòng)機(jī)的容量。在很大程度上提升了負(fù)荷率，此時(shí)變頻器的輸入功率會(huì)逐漸接近1，如此便會(huì)改變上下沖程的速比，優(yōu)化抽油機(jī)系統(tǒng)配置，且在發(fā)電時(shí)能夠通過(guò)電阻回饋給電網(wǎng)，達(dá)到利用能源的效果。

抽油機(jī)的變頻控制柜在采油管理中一般具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：第一、能夠有效的保護(hù)過(guò)壓、過(guò)載、過(guò)流以及三相不平衡；第二、能夠軟停止、軟啟動(dòng)，以次減少工頻啟動(dòng)引發(fā)的電纜與電機(jī)的絕緣老化，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，減少維修的幾率；第三、安全性好。使用變頻控制柜能夠有效的減少抽油機(jī)全部系統(tǒng)的運(yùn)行速度，以及減輕運(yùn)動(dòng)以及傳輸部分的磨損以及疲勞；第四、使電網(wǎng)的能量得到回饋，增加其經(jīng)濟(jì)效益；第五、可以將工頻旁路系統(tǒng)做備用，按照不同的需求來(lái)轉(zhuǎn)換工頻旁路的運(yùn)行，保證生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行，使用抽油機(jī)變頻控制柜，能夠有效的節(jié)約能源[3]。通過(guò)一些對(duì)油井中調(diào)速的電機(jī)進(jìn)行改造后，節(jié)電率能夠達(dá)到36%。為了有效的提升游梁式抽油機(jī)的節(jié)能效果，在特定情況下，應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性進(jìn)行改善，使抽油機(jī)的機(jī)械特定與負(fù)載的特性能夠相互協(xié)調(diào)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，想要有效的提升抽油機(jī)在工作中的節(jié)能效果，就應(yīng)當(dāng)從改善電動(dòng)機(jī)的機(jī)械方面入手，使機(jī)械特性與抽油機(jī)的特性相互配合，相互作用，以此提升系統(tǒng)效率。

[1]呂永華,范春艷,李兵,張光云.現(xiàn)場(chǎng)提高游梁式抽油機(jī)系統(tǒng)效率的做法[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量.2012,23(01)：43-46.

[2]Jayantha P.Liyanage.State of the art and emerging trends in operations and maintenance of offshore oil and gas production facili?ties:Some experiences and observations[J].International Journal of Automation and Computing.2010,11(11):23-25.

[3]黃浩軒,李燕,楊家林,劉黎明,口俊林.對(duì)摩擦換向式塔架抽油機(jī)安全節(jié)能整改的綜合評(píng)價(jià)[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量.2013，37(22)：57-59.