油井變頻節能調控技術研究與應用

趙愛國（大港油田公司第四采油廠，天津 大港 300280）

油井變頻節能調控技術研究與應用

趙愛國（大港油田公司第四采油廠，天津 大港 300280）

本篇論文針對油田抽油井井運行中存在倒發電造成電能浪費，甚至個別引發倒發電造成設備損壞，以及目前目前油井調控自動化程度低的問題，開展了抽油井變頻節能調控技術的研究，并對所研究成果開展了現場應用，取得良好的效果。

變頻;排采;節能調控

1 問題的提出

在過去的一、二十年中，各油田都在尋找合適的解決途徑，一是采用不同類型的抽油機節能電機，如高轉差率電機、三相永磁同步電機等；二是使用節能配電箱。如定子繞組Y-△轉換調壓、可控硅調壓、電容器動態無功補償及靜態無功補償等；三是采用特用控制柜和特種電機，如交流伺服電機及其控制技術、直流調速電機及其控制技術、開關磁阻電機及其控制技術等；四是改變抽油機的結構和舉升工藝，如下偏杠鈴式抽油機、復式永磁電機抽油機、低速大扭矩永磁電機曳引式抽油機、液壓抽油機、大功率低速永磁同步直線電機抽油機、數控往復式潛油柱塞泵等等。當然還有其它新穎、新型、新興的技術，但大部分還處在試驗階段，在此不再贅述。

對于以上諸多的抽油機井節能技術而言，變頻調速是目前應用最普遍、效果最明顯的節能技術，同時也是投資相對較低的節能方式之一。但是隨著應用規模的擴大，運行年限的延長，問題逐步顯現，除了后期維修不便及諧波污染危害，最重要的問題有兩個方面，第一是目前應用在抽油機井上的大部分變頻器控制柜，在抽油機倒發電時電能均通過消耗電阻發熱消耗，導致部分電能浪費，更有的發熱嚴重燒壞控制柜內其他設備造成油井停機。第二是變頻調控均是人工記錄歷史數據然后分析，最后進行現場變頻操作，這種方式勞動強度大，工作效率低，難以及時發揮變頻調控節能的技術優勢。

2 抽油機井變頻節能控制技術介紹

抽油機井變頻節能控制技術結合了計算機技術、自動控制技術、電力電子技術、儀表技術、數據采集技術、網絡通信技術等多種技術，集電氣控制功能、電能監測功能、數據傳輸功能、以及人機交互功能于一體，內含電能測試分析、抽油機平衡分析、上位機監控系統、單機智能控制單元、平衡調節驅動電路，可完全實現抽油機的無極平滑調速、遠程智能監控，提高采油系統的安全性和系統工作效率，達到節能降耗，提高效率的目的，可為油田數據自動采集、穩定連續排采、排采方式優化提供一整套自控解決方案。

2.1 電氣控制部分

變頻器選用了但能量反饋的四象限功能變頻設備，制動方式不是通過電阻耗能實現，而是通過將能量反饋回電網，這就使得抽油機的輸入功率得到充分的利用，再加上根據出油量的多少，合理的調整抽油機的工作制度，使抽油機的系統效率進一步提升[1]。

2.2 調控部分

用于接收服務器發來的控制信號并控制抽油機的電機轉速、啟動和停止，同時回饋服務器一個轉速信號和故障信號。由于遠程調控使用了與本地調控一樣的模擬量調速方式，因此該模塊的兼容性非常好。

2.3 調控策略部分

抽油機井變頻節能控制技術可以通過上位機對數據進行分析，根據不同的調控策略，應用不同的調控機理實現抽油機的調控，應用實現三種調控策略：提液調控、泵充滿度最大化調控和基于系統效率最大化調控。

2.4 油井智能監控系統

在抽油機井現場安裝控制柜柜體內或獨立控制箱內安裝觸摸智能油井數據監控屏，通過在柜體內的安裝，現場人員可以根據可視化窗口，隨時查看油井井況數據。

3 現場應用情況

在大港油田GB3x1井功圖分析泵充滿度。當充滿度不高的時候，即示功圖如圖1所示，通過計算可以得到該泵的充滿度為32%。將泵充滿度作為調控參數，通過遠程調控給抽油機合理的沖次，結果該泵的充滿度提高16%，達到48%，如圖2所示?；诒贸錆M度為被控參數，再提高充滿度的前提下，合理的自控優化其他參數，實現了油井穩產。

圖1 調控前示功圖

圖2 調控后示功圖

4 結語

論文通過分析變頻器在實際使用過程中出現的諸多問題問題，研究形成了一整套抽油井井智能調控的技術方法，集成先進的電子和通訊技術，通過安裝更為節能、優質的變頻設備或對原變頻控制柜進行合理的節能改造，使機采井系統效率遠程監測和工作制度自動優化成為現實，極大減輕了現場工人和技術人員勞動強度，更好的發揮了節能設備的潛力。

[1]王曉遠，查宏民，陳益廣，李學利；基于變頻技術的新型抽油機節能控制器[J];石油機械;2005年08期.

趙愛國，1971年生。1993年畢業于新疆石油學校發電廠及電力系統運行專業，現從事石油工程方面工作，工程師。