抽油機井變頻控制技術(shù)節(jié)能效果評價

譚智 羅樹國 曹鼎洪 劉洪軍 侯志欣 謝芳 （大慶油田有限責任公司第七采油廠）

抽油機井變頻控制技術(shù)節(jié)能效果評價

譚智 羅樹國 曹鼎洪 劉洪軍 侯志欣 謝芳 （大慶油田有限責任公司第七采油廠）

抽油機井變頻控制技術(shù)能夠通過優(yōu)化調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速，降低電動機的輸出功率峰值和波動范圍，使電動機的運行軌跡和抽油機的運行狀態(tài)更加合理。最終該技術(shù)能夠達到降低抽油機井舉升能耗，改善深井泵工作狀態(tài)，提高抽油機井系統(tǒng)效率的目的。結(jié)合現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對該技術(shù)進行效果分析，為變頻控制技術(shù)在油田上的進一步推廣提供參考。

抽油機井；變頻；控制；技術(shù)

1 技術(shù)特點

隨著變頻控制技術(shù)的迅速發(fā)展[1]，抽油機的運行狀態(tài)得到了較好的改善。變頻控制技術(shù)是集信息、自控、計算機、調(diào)速、傳感器等技術(shù)為一體的電動機控制技術(shù)，該技術(shù)主要是通過監(jiān)測電動機的負載變化規(guī)律，對電動機的運行過程實現(xiàn)模糊控制，使電動機始終保持最佳狀態(tài)下運行，有效地降低電動機的功率損耗，解決抽油機的載荷過低問題。抽油機井變頻控制技術(shù)具有以下特點：

1）具有軟啟動功能，可以使電動機的輸入電流、輸出扭矩和輸出功率均從零平滑上升至正常運行狀態(tài)，消減啟動峰值。

2）通過降低高扭矩區(qū)的電動機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)降低電動機峰值功率的目的。

3）當電動機輸出軸的轉(zhuǎn)速高于電動機磁場轉(zhuǎn)速時，電動機存在負發(fā)電現(xiàn)象，該裝置此時通過提高電動機轉(zhuǎn)速，使電動機磁場轉(zhuǎn)速大于或等于電動機輸出軸的轉(zhuǎn)速，消除電動機負發(fā)電的問題。

4）通過參數(shù)設(shè)定，縮短光桿在上死點和下死點的停留時間，從而縮短閥球的停滯時間，減少泵漏失量。

5）考慮電動機的使用壽命，將沖速的調(diào)整范圍設(shè)定為20%～120%，在此范圍內(nèi)，可以對沖速進行手動或自動的無級調(diào)整。

2 應(yīng)用效果

在葡萄花油田1#井上試驗抽油機井變頻控制技術(shù)，試驗后，該井沖速由4.4 min-1降到3.6 min-1，產(chǎn)液量穩(wěn)定，沉沒度由88.4 m上升到129.1 m，系統(tǒng)效率由6.3%提高到8.2%（表1）。

表1 生產(chǎn)參數(shù)測試效果對比

2.1電參數(shù)測試

使用CDY-1A型測電參數(shù)測試儀測試，該井安裝功率隨動數(shù)控裝置后，日節(jié)電17.9 kWh，有功節(jié)電率達到27.1%，綜合節(jié)電率達到34.2%；使用日制3166型電參數(shù)測試儀對該井測試2次，日節(jié)電分別為23.8 kWh和19.4 kWh，有功節(jié)電率分別為38.2%和31.3%，綜合節(jié)電率分別為38.4%和31.6%（表2）。

2.2工況測試

在試驗井上使用俄羅斯DK500型次聲波回聲儀對安裝前后的功圖變化情況進行了測試。從測試結(jié)果看，功圖充滿度提高，功況趨于合理（圖1）。

通過以上測試數(shù)據(jù)可以看出，應(yīng)用抽油機井變頻控制技術(shù)后，可以在保證產(chǎn)液量不降的前提下，動態(tài)調(diào)整沖速，提高泵的充滿程度并減少漏失量，進而改善功況運行狀態(tài)，同時降低舉升能耗，提高系統(tǒng)效率。

隨著試驗的深入，現(xiàn)場又抽取7口井進行效果跟蹤對比（表3），平均單井噸液百米耗電由20.07 kWh下降到16.66 kWh，節(jié)電率達到16.99%。從跟蹤效果看，無功功率下降較為明顯，功率因數(shù)均達到了0.8以上，同時負功功率由0.214 kW降為0 kW，有效地消除了負功對電動機的影響。

圖1 試驗前后功圖測試效果對比

3 結(jié)論及認識

抽油機井變頻控制技術(shù)是在抽油機運行的全過程中，通過對電動機轉(zhuǎn)速的動態(tài)調(diào)控，使電動機實現(xiàn)低轉(zhuǎn)速高功率、高轉(zhuǎn)速低功率運行目的，從而有效降低電動機輸出功率的峰值和波動范圍，最終達到最大限度地降低抽油機井舉升能耗的目的。從現(xiàn)場應(yīng)用情況看，抽油機井變頻控制技術(shù)可以在保證產(chǎn)液量不降的前提下，根據(jù)油井功況變化，動態(tài)調(diào)整抽汲頻率，改善電動機運行狀態(tài)，實現(xiàn)單井產(chǎn)量和能耗的最佳匹配。

[1]孫曉麗.功率隨動數(shù)控拖動裝置的應(yīng)用效果分析[J].石油石化節(jié)能，2012（11）：15-18.

（編輯 李珊梅）

表2 電參數(shù)測試效果對比

表3 測試井效果對比

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10.3969/j.issn.2095-1493.2016.08.008

2016-03-15

譚智，工程師，2006年畢業(yè)于大慶石油學院（油氣儲運工程專業(yè)），從事油田綜合管理等工作，E-mail：tanzhi@petrochina.com. cn，地址：黑龍江省大慶市大同區(qū)第七采油廠油田管理部，163517。