抽油機(jī)變頻控制柜在采油管理中的實(shí)際應(yīng)用探討

周慧（中國(guó)石油遼河油田沈陽(yáng)采油廠，遼寧 沈陽(yáng) 110316）

近幾年來，各類先進(jìn)技術(shù)被越來越多應(yīng)用在了工業(yè)領(lǐng)域上，其中最為廣泛的要數(shù)變頻技術(shù)，其結(jié)合了傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、模糊控制技術(shù)、信息技術(shù)以及變頻調(diào)速技術(shù)等，能夠改善抽油機(jī)能耗問題。同時(shí)可實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的軟啟動(dòng)與軟停止，滿足地下參數(shù)變化大的特點(diǎn)。因此在未來的發(fā)展過程中，抽油機(jī)變頻控制柜的應(yīng)用必然會(huì)更加深入。

1 抽油機(jī)變頻柜運(yùn)行機(jī)理分析

1.1 工作原理概述

在當(dāng)下的技術(shù)發(fā)展過程中，抽油機(jī)變頻柜的主要優(yōu)勢(shì)技術(shù)有很多，其中包括吸收式電容、回饋型制動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)電阻等，這些技術(shù)都使得抽油機(jī)變頻柜具有了處理再生能源的性能。其中最為先進(jìn)的技術(shù)就是回饋型制動(dòng)系統(tǒng)，其可以通過回饋裝置使得電能被返還回電網(wǎng)內(nèi)，通常情況是這種技術(shù)需要與水磁電機(jī)配合進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)更好的節(jié)能效果。據(jù)以往實(shí)踐證明，這種方式的節(jié)電率可實(shí)現(xiàn)30%-60%。

1.2 變頻柜油井增產(chǎn)原理分析

動(dòng)態(tài)的節(jié)能裝置往往采用輸入最小荷載、最低頻率、最高頻率或正常頻率，來完成分析處理示功圖以及采集荷載的目標(biāo)。在最低與最高頻率范圍內(nèi)，變頻柜能夠?qū)崿F(xiàn)分段式的運(yùn)行模式，其裝置的上半段運(yùn)行較快，下半段運(yùn)行較慢，這樣就可以避免“空抽”情況，提高設(shè)備的工作效率，增加原油的產(chǎn)量。

1.3 電動(dòng)機(jī)節(jié)能原理分析

一般情況下，電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行依賴于本身的負(fù)荷能力，不同型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，其負(fù)荷能力也略有不同。功率與效率因數(shù)會(huì)在負(fù)荷率的影響下發(fā)生改變，其存在一個(gè)臨界點(diǎn)，而這一點(diǎn)就被稱為電動(dòng)機(jī)的臨界負(fù)荷率。在實(shí)際工作過程中，想要起到節(jié)能的效果，就必須確保電動(dòng)機(jī)本身的負(fù)荷率超過臨界負(fù)荷率[1]。

2 游梁式抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)分析

作為機(jī)械采油的主要設(shè)備，游梁式抽油機(jī)一般占機(jī)井總數(shù)的75%。實(shí)際運(yùn)行過程中會(huì)受具有沖擊性特征的交變負(fù)荷影響，因此驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下保證具有很強(qiáng)的過載能力而且其容量也許保持足夠的裕度。同時(shí)，一個(gè)沖刺內(nèi)，電動(dòng)機(jī)存在兩段發(fā)電狀態(tài)，若電流相位角超過90°，即處在發(fā)電狀態(tài)，此時(shí)抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)的發(fā)電效果主要是被游梁的平衡性所影響，游梁的平衡性越差，發(fā)電效果越好。同時(shí)，油桿在運(yùn)動(dòng)過程中容易發(fā)生彈性形變，加之慣性作用，使其在上下死點(diǎn)形成沖擊，這也就使得該類型抽油機(jī)的工作效率大幅度下降。因此，在對(duì)這類抽油機(jī)進(jìn)行使用的過程中，應(yīng)提高其電動(dòng)機(jī)本身的工作效率，提升電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率，進(jìn)而改變其節(jié)能性能。相比之下，后者的節(jié)能潛力更大一些。

3 油田電動(dòng)機(jī)節(jié)能分析

目前，油田使用的電動(dòng)機(jī)的節(jié)能措施主要包括3類。其一是利用改變電源頻率的方法，改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械運(yùn)行規(guī)律，降低電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷；其二，在電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)階段就改變其機(jī)械特性，徹底改變電動(dòng)機(jī)的符合；其三，提高電動(dòng)機(jī)的功率因素，同時(shí)提高其負(fù)荷率，達(dá)到節(jié)能的效果。

3.1 變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)

在目前節(jié)能技術(shù)上，變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展比較成熟。其節(jié)能的主要原理是借助變頻器的變頻技術(shù)，降低電動(dòng)機(jī)電源的容量，使得電動(dòng)機(jī)本身的負(fù)荷率得到了顯著的提升。而且若其輸入功率因數(shù)保持在1左右，會(huì)使上下沖程的速度比值發(fā)生轉(zhuǎn)變，也就改善了抽油系統(tǒng)內(nèi)部的配合，因此，在系統(tǒng)配合上就實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。但是這種電動(dòng)機(jī)也存在著一些缺點(diǎn)，比如成本較高、管理較復(fù)雜等，或其諧波對(duì)電網(wǎng)會(huì)造成一定的影響，而且變速器自身也有一定的功率損耗，同時(shí)會(huì)增大電動(dòng)機(jī)的附加損耗。

3.2 稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)分析

這種電動(dòng)機(jī)具有效率高、機(jī)械特性強(qiáng)等特點(diǎn)，無法實(shí)現(xiàn)機(jī)、桿、泵的相互配合，也因此不具備系統(tǒng)節(jié)能作用。而且相比普通電動(dòng)機(jī)，其成本也要高出50%左右，加上啟動(dòng)電流過大，很容易在啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩震蕩的情況[2]。

4 抽油機(jī)變頻控制柜的應(yīng)用分析

當(dāng)前，采油管理中主要引用的為抽油機(jī)能量回饋智能變頻控制柜。相比普通的變頻柜，它能夠使再生電能變成交流正弦波，然后利用濾波器將電能回饋電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了電能的二次利用。電磁調(diào)速電機(jī)在經(jīng)過一定的節(jié)能技術(shù)改造后，將其控制旋鈕調(diào)至最大，然后將變頻器的頻率設(shè)定到最低檔，這樣就進(jìn)行了正常的沖次。在對(duì)抽油機(jī)變頻控制柜的回饋性能進(jìn)行使用時(shí)，其一般表現(xiàn)為如下特點(diǎn)：

首先，這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)和軟停機(jī)，減少了頻繁啟動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成的損傷，提高了電動(dòng)機(jī)的使用壽命。其次，具有保護(hù)過壓、過載、過流、短路、缺相、三相不平衡的功能。第三，確保電能能夠回饋到電網(wǎng)之中，增加了電能的利用率，降低了使用成本。第四，有效地對(duì)抽油機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)整，降低了其內(nèi)部構(gòu)造之間的摩擦，降低了抽油機(jī)的損耗。第五，該抽油機(jī)還擁有工頻旁路系統(tǒng)，可以根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行旁路轉(zhuǎn)換，使得其運(yùn)行穩(wěn)定性得到了提升[3]。

5 結(jié)語

實(shí)際進(jìn)行采油管理時(shí)，應(yīng)以抽油機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)為依據(jù)，利用其工作特性與機(jī)械特性的雙重作用，在確保運(yùn)行穩(wěn)定與可靠的前提下進(jìn)行轉(zhuǎn)差損耗的降低，保證抽油效率的提高，同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能效果，也進(jìn)而增加了經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益。但抽油機(jī)變頻控制柜在應(yīng)用過程中，仍存影響節(jié)能效果的問題，因此仍需不斷地探索與改善。

[1]文斌.抽油機(jī)變頻控制柜在采油管理中的具體應(yīng)用[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2014（11）：224-225.

[2]劉春波.抽油機(jī)變頻控制柜在采油管理中的應(yīng)用[J].科技信息，2013（7）：47-49.

[3]尋長(zhǎng)征.抽油機(jī)變頻控制柜在采用管理中的應(yīng)用[J].技術(shù)創(chuàng)新，2010（6）：101-103.