淺談變頻技術(shù)在油田中的應(yīng)用

杜海全

（中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探測(cè)井公司，遼寧盤(pán)錦 124000）

淺談變頻技術(shù)在油田中的應(yīng)用

杜海全

（中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探測(cè)井公司，遼寧盤(pán)錦 124000）

在現(xiàn)代油田開(kāi)發(fā)中，技術(shù)人員都采用新一代的節(jié)能技術(shù)——變頻技術(shù)，這一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)在油田生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，通過(guò)這些年的不斷的運(yùn)行實(shí)踐證明，它在油田節(jié)能降耗中起到舉足輕重的作用，就變頻技術(shù)在油田中的應(yīng)用做一點(diǎn)簡(jiǎn)單的探討，希望能對(duì)油田生產(chǎn)起到一定的幫助。

變頻器；節(jié)能；降耗液位

油田的開(kāi)發(fā)自20世紀(jì)以來(lái)，一直受到各國(guó)政府的重視，將各種高新技術(shù)應(yīng)用于油田開(kāi)發(fā)中，將油田開(kāi)發(fā)的成本有效降低，同時(shí)也提高油田開(kāi)采的安全系數(shù)。自20世紀(jì)開(kāi)始，一種新的技術(shù)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于油田中，節(jié)能、環(huán)保、高效，這個(gè)技術(shù)就是高壓變頻技術(shù)，隨著時(shí)代的發(fā)展，高壓變頻技術(shù)在油田中的應(yīng)用越來(lái)越多樣化，技術(shù)人員正在不斷開(kāi)發(fā)出這項(xiàng)技術(shù)的新的功效，相信高壓變頻技術(shù)能為油田的發(fā)展帶來(lái)更好的效益。

1 幾種高壓變頻的基本原理

1.1高—低—高變頻器

在油田開(kāi)發(fā)中，技術(shù)人員通常都需要用一臺(tái)變壓器把高壓不斷調(diào)低，直至變成低壓，當(dāng)油田內(nèi)的氣壓發(fā)生變發(fā)，再將低壓通過(guò)變頻器變頻和輸出，升為高壓。高—低—高變頻器的最大優(yōu)點(diǎn)就是該機(jī)械的性?xún)r(jià)比高，機(jī)械本身的價(jià)格比較低，使用的人力較少，單人操作即可，不過(guò)，也有很大的缺點(diǎn)，就是機(jī)械體積龐大，占地面積不斷增加，而開(kāi)發(fā)成本也不斷提高，增加了變壓器的損耗，導(dǎo)致變頻器的可靠性大幅度降低，在油田的開(kāi)采中，開(kāi)采低速時(shí)變壓器的效率不斷降低，而變頻器的功率因數(shù)也在不斷降低。

1.2低—高方案

在油田開(kāi)發(fā)中，技術(shù)不僅是采用高低高一種變頻技術(shù)，當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí)，還會(huì)采用通用型的變頻器，使得變頻器將最后輸出的電壓升壓為5—10kV，在選用變頻器輸出時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用濾波器輸出。

1.3三電平高一高方案

技術(shù)人員可以通過(guò)變頻器本身內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)器，同時(shí)配合使用PLC功能，光纖驅(qū)動(dòng)傳輸信號(hào)安全隔離。

1.4多蓋化方案

在變頻器的運(yùn)用中，多蓋化15個(gè)繞組變壓器，48個(gè)單項(xiàng)變壓器，輸出高壓的變頻電機(jī)。

1.5PWM整流器

PWM滿(mǎn)足IEEE-159-1992諧波標(biāo)準(zhǔn)，提供近似于1的功率因數(shù)。并優(yōu)化了變頻的運(yùn)行性能。此方案同時(shí)適用于AC電杭器和喃離變壓器，加大了系統(tǒng)配置的靈活性。

1.6高—高方案

方案是輸入電源經(jīng)過(guò)高壓斷路器，由整流、平波、逆變及濾波器等直接高壓電氣元件輸出至高壓電機(jī)。當(dāng)電機(jī)功率超過(guò)120kw時(shí)建議采用12脈沖直接高進(jìn)高出形式。

2 變頻技術(shù)在油田中的重要應(yīng)用

能源是人們賴(lài)以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，在油田的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)中，節(jié)能降耗已越來(lái)越受到入門(mén)的重視，降低能耗就意味著提高效益，在油田地面建設(shè)中，通過(guò)改進(jìn)工藝節(jié)約能源，利用節(jié)能技術(shù)降低能耗等。變頻器是一種使泵耗能更少、控制更精細(xì)、設(shè)備壽命更長(zhǎng)的產(chǎn)品，在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

2.1在轉(zhuǎn)油站和脫水站中的應(yīng)用

目前，已經(jīng)有一部分油田已進(jìn)入中后期開(kāi)發(fā)階段，單井產(chǎn)液量逐年下降，致使轉(zhuǎn)油站外輸泵運(yùn)行過(guò)程中大馬拉小車(chē)現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，為解決這個(gè)問(wèn)題，結(jié)合自控技術(shù)，利用緩沖罐液位信號(hào)對(duì)外輸泵進(jìn)行實(shí)時(shí)變頻控制，每年可節(jié)約大量電能。

2.2變頻技術(shù)的節(jié)能效果

在脫水站中，通常三相分離器液位控制是采用調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)的，一般情況下調(diào)節(jié)閥安裝在脫水泵出口，調(diào)節(jié)閥的開(kāi)關(guān)波動(dòng)將導(dǎo)致泵出口壓力波動(dòng)，使泵不能工作在它的最佳工作泵頭，從而使泵的效率降低而耗電量增加，結(jié)合自控技術(shù)，采用變頻器控制不但能使泵工作在最佳泵頭，而且節(jié)約電能。此項(xiàng)技術(shù)在轉(zhuǎn)油脫水站，應(yīng)用節(jié)能效果顯著。

2.3在污水處理站中的應(yīng)用

在污水處理站中，濾罐的反沖洗是強(qiáng)度大而復(fù)雜的工序，沖洗濾罐時(shí)要求反沖洗強(qiáng)度逐漸增加到一定量后，沖洗一定時(shí)間再逐漸減小流量，便于濾料恢復(fù)到?jīng)_洗前狀態(tài)，常規(guī)設(shè)計(jì)中用反沖洗流量控制反沖洗閥，能達(dá)到工藝要求，但反沖洗泵不能工作在最佳工作區(qū)內(nèi)，造成電能的浪費(fèi)。利用流量信號(hào)，結(jié)合自控技術(shù)，采用反沖洗變頻控制，即達(dá)到反沖洗目的又可節(jié)約電能。

3 應(yīng)用變頻技術(shù)的效果

在筆者幾年的油田生產(chǎn)工作經(jīng)驗(yàn)中，證明了應(yīng)用變頻技術(shù)，可以有效簡(jiǎn)化油田生產(chǎn)的工藝流程，同時(shí)提高了配置的能力，延長(zhǎng)了油田生產(chǎn)泵的使用壽命，節(jié)約了生產(chǎn)資金，提高了生產(chǎn)效率，滿(mǎn)足了生產(chǎn)的需求。

3.1簡(jiǎn)化了工藝流程

應(yīng)用變頻技術(shù)，不僅提高油田的生產(chǎn)能力和企業(yè)效益，同時(shí)提高了油田的配置設(shè)備，滿(mǎn)足長(zhǎng)期而言的生產(chǎn)需求。從目前的情況來(lái)看，在沒(méi)有增加外輸泵以及外輸管線的額外條件之下，在油田開(kāi)發(fā)中應(yīng)用高壓變頻技術(shù)，充分滿(mǎn)足了外輸?shù)男枰?/p>

3.2延長(zhǎng)了泵的使用壽命

（1）在油田生產(chǎn)中，通過(guò)安裝變頻器，可以有效地利用變頻器頻率的變化來(lái)調(diào)控各種運(yùn)行設(shè)備的變化量，從而保證油田生產(chǎn)安全的平穩(wěn)運(yùn)行。

（2）因?yàn)橛吞锷a(chǎn)中，機(jī)械管線長(zhǎng)度長(zhǎng)短不一，生產(chǎn)的壓力也各不相同，所需要的母液數(shù)量也不同，安裝變頻器以后。通過(guò)頻率的不斷調(diào)控，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)流量，合理分配各站所需母液量。

（3）不裝變頻器時(shí)，泵與電機(jī)的扭力達(dá)到極大值，極易造成泵的消耗損壞，在安裝變頻器以后，當(dāng)啟泵或者是停泵的時(shí)候，泵與電機(jī)的扭力由小到大逐漸的增大，或由大到小逐漸的減小，扭力操作損傷比較小，從而節(jié)省了相應(yīng)的維修費(fèi)用，提高了泵的使用壽命與期限，同時(shí)降低了油田生產(chǎn)的成本。

3.3提高效率

在油田的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，技術(shù)人員需要提前安裝變預(yù)器，并且注意根據(jù)本站內(nèi)儲(chǔ)油液位的高低，隨時(shí)用電話通知控制站起停泵，在安裝高壓變頻器之后，各注入站儲(chǔ)戰(zhàn)液位高低決定注入站內(nèi)流量調(diào)節(jié)器的有效開(kāi)關(guān)，進(jìn)而控制管線壓力的強(qiáng)度變化，使變頻器正常工作，對(duì)外輸泵排液變化進(jìn)行自動(dòng)地控制與管理。

[1] 何貫中.倪勝發(fā).應(yīng)用變頻技術(shù)提高配制能力[J].油氣田地地面工程，2002（3）.

[2] 袁海洋.變頻技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].油氣田地地面工程，2005（4）.

[3] 張海軍，馬未華，張玉變，等.變頻技術(shù)在油田注水上的應(yīng)用[J].油氣田地面工程，2004（5）.

[4] 邱維有.高壓變頻技術(shù)在油田上的應(yīng)用[J].油氣田地面工程，2003（5）.

On the Application of Frequency Conversion Technology in Oilfield

Du Hai-quan

The development of modern oilfield，technical staff have adopted a new generation of energy-saving technologiesinverter technology，this one energy-saving technologies in oil production has been widely applied，through constant practice of running all these years has proved that it oilfi eld energy saving plays a pivotal role in this paper inverter technology in oilfi eld application to do something simple discussion，hoping to play a helpful oil production.

converter；energy；consumption level

TE937

A

1003-6490（2016）01-0076-02

2016-1-15

杜海全（1971—），男，遼寧盤(pán)錦人，工程師，主要從事測(cè)井資料采集，儀器應(yīng)用研究工作。