抽油機變頻控制柜在采油管理中的應用

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

隨著我國科技的發(fā)展，變頻技術發(fā)展迅速，在油田的生產(chǎn)與I T領域中的應用日趨廣泛。變頻技術實質上結合了變頻調速技術、信息技術以及出傳感器技術等高科技技術，在開發(fā)油田的過程中，抽油機能源的消耗問題將會得到解決。通過傳感器技術來實現(xiàn)模擬控制機械，使其在運行階段一直保持最好的狀態(tài)，最終實現(xiàn)節(jié)約能源的作用。

一、抽油機變頻控制柜的作用

變頻技術是一種新型的技術，一般情況下，抽油機的工作狀態(tài)有兩種：第一、一種電動機的驅動部分設備經(jīng)過運動抽油機就能夠從電網(wǎng)上獲得一定的電能；第二、釋放出一定的能量，主要是由機械部分的設備來帶動電動機運動，是一個發(fā)電的過程。在此階段內(nèi)，抽油機能夠將勢能轉化為電能，并回饋給電網(wǎng)[1]。假如在此時不使用變頻技術，這些電能是能夠直接反饋給電網(wǎng)的，在此時間不會浪費電能。在使用變頻器時，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，沒有電能回流電網(wǎng)通路時，就會導致變頻器的回流，使電壓升高，造成直流過壓的保護狀況，因此必須對這些電能進行處理。在油田的生產(chǎn)過程中，變頻技術結合了模糊控制技術以及信息技術等，充分改善了抽油機的能耗。運用這樣的變頻調節(jié)技術，就能夠實現(xiàn)采油節(jié)能的目的。隨著變頻技術的應用越來越廣泛，在熱采區(qū)使用變頻技術能夠有效的調整抽油機的能耗。

二、油田電動機節(jié)能概述

目前，油田電動機的節(jié)能通常要分為三個階段：第一、是通過提高電動機的負荷率以及功率的因數(shù)來實現(xiàn)節(jié)能；第二、是人為的改變電動機的機械特性來實現(xiàn)符合特性的柔性配合，通過改變電頻來實現(xiàn)節(jié)能；第三、是在設計方面改變電動機的機械特性，例如高轉差電動機以及超高轉差電動機等，以此提升系統(tǒng)的運行效率。

1.變頻調速電動機

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

2.工作原理

目前抽油機變頻柜在處理可再生電能源的方式主要有再生制動、吸收電容以及制動電阻等。更為先進的方式就是利用再生制動將部分電能量反饋給電網(wǎng)。當抽油機的能量被反饋到智能變頻控制柜中時，就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(wǎng)中吸收電能量。而在油井稀釋能量的過程中，則由回饋變頻器將這部分能量轉變?yōu)榕c電網(wǎng)的電壓同相同的正弦波，經(jīng)過過濾后在回饋給電網(wǎng)，節(jié)能效率能夠達到30%-60%。

三、抽油機變頻控制柜在采油管理中的應用

采油管理中的智能變頻控制柜應用了雙變頻技術，其能夠有效的實現(xiàn)抽油機中傳遞的優(yōu)化與能量的轉化。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，還可改造電磁調速電機，將電磁調速機的范圍調至最大檔，并將變頻器的頻率調至最低，有效的提升節(jié)能效果與運營效率。實踐證明，這樣配置使用，能夠使節(jié)電率達到32%-62%，因此在當代油田開采等方面得到了廣泛的應用。

近年來，人們對于抽油機在電動節(jié)能方面的實驗做了很多研究，為油田的節(jié)能開采做出了巨大的貢獻。在普通的電動機能源上，加上變頻器就能夠有效的降低電動機的容量。在很大程度上提升了負荷率，此時變頻器的輸入功率會逐漸接近1，如此便會改變上下沖程的速比，優(yōu)化抽油機系統(tǒng)配置，且在發(fā)電時能夠通過電阻回饋給電網(wǎng)，達到利用能源的效果。

抽油機的變頻控制柜在采油管理中一般具有以下幾點優(yōu)勢：第一、能夠有效的保護過壓、過載、過流以及三相不平衡；第二、能夠軟停止、軟啟動，以次減少工頻啟動引發(fā)的電纜與電機的絕緣老化，延長設備的使用壽命，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全部系統(tǒng)的運行速度，以及減輕運動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，按照不同的需求來轉換工頻旁路的運行，保證生產(chǎn)能夠順利進行，使用抽油機變頻控制柜，能夠有效的節(jié)約能源[3]。通過一些對油井中調速的電機進行改造后，節(jié)電率能夠達到36%。為了有效的提升游梁式抽油機的節(jié)能效果，在特定情況下，應當對現(xiàn)有的電動機的機械特性進行改善，使抽油機的機械特定與負載的特性能夠相互協(xié)調。

結語

綜上所述，想要有效的提升抽油機在工作中的節(jié)能效果，就應當從改善電動機的機械方面入手，使機械特性與抽油機的特性相互配合，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)場提高游梁式抽油機系統(tǒng)效率的做法[J].中國石油和化工標準與質量.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.對摩擦換向式塔架抽油機安全節(jié)能整改的綜合評價[J].中國石油和化工標準與質量.2013，37(22)：57-59.