潛油電泵井應(yīng)用中壓變頻器節(jié)能效果分析

李卓　（大慶油田有限責(zé)任公司裝備制造集團(tuán)）

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潛油電泵井應(yīng)用中壓變頻器節(jié)能效果分析

李卓（大慶油田有限責(zé)任公司裝備制造集團(tuán)）

隨著油田不斷開發(fā)，供排情況發(fā)生變化，潛油電泵井受到高壓、高溫、地層壓力等井下參數(shù)的影響，使?jié)撚碗姳迷趩?dòng)時(shí)產(chǎn)生沖擊性電流，損壞電泵電纜及機(jī)組等。通過在潛油電泵上安裝變頻器，可根據(jù)供液情況適時(shí)地調(diào)整油井生產(chǎn)參數(shù)，有效地解決上述問題，延長了機(jī)組運(yùn)行壽命，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。現(xiàn)場實(shí)施3臺(tái)電泵井，功率因數(shù)平均提高了0.195，綜合節(jié)電率為7.03%，為潛油電泵正常運(yùn)行提供了保障。

變頻器；潛油電泵井；功率因數(shù)

隨著油田產(chǎn)量的逐漸變化，油水井的連通性差，造成部分油井產(chǎn)量及動(dòng)液面變化較大，對采用潛油電泵采油方式的油井來說，當(dāng)產(chǎn)液量低時(shí)，電泵井容易抽空，定轉(zhuǎn)子將出現(xiàn)干磨，影響到電泵井的正常作業(yè)和電泵的使用壽命。在生產(chǎn)中為滿足動(dòng)液面的變化，需對電泵井進(jìn)行頻繁的啟停，造成能源的浪費(fèi)，在電泵井上安裝變頻器可解決上述問題，變頻器可使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式為低壓、低頻，可按生產(chǎn)要求設(shè)置或調(diào)整工作頻率，可根據(jù)生產(chǎn)參數(shù)自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制［1］。在電泵井上安裝變頻器不僅能滿足工藝要求還能保證機(jī)組正常運(yùn)行。

1　工作原理

潛油電泵是目前油田應(yīng)用較多的一種采油方式。井下部分是潛油電泵的主要機(jī)組，一般布置時(shí)潛油多級(jí)離心泵在上面，油氣分離器和保護(hù)器在中間，潛油電動(dòng)機(jī)在下面。電泵機(jī)組在井下工作時(shí)，如果井下液面波動(dòng)較大，會(huì)引起轉(zhuǎn)矩電流產(chǎn)生一定幅度的波動(dòng)，造成線路壓降變化，同時(shí)電動(dòng)機(jī)端電壓變化較大，易引起電動(dòng)機(jī)過勵(lì)磁和欠勵(lì)磁，加之井下電動(dòng)機(jī)散熱條件較差，容易燒毀電動(dòng)機(jī)。如果通過調(diào)整油嘴進(jìn)行整改，不能滿足生產(chǎn)需要，而更換泵機(jī)組的成本又太過昂貴。泵機(jī)組工頻啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流過大，對電極絕緣有一定損傷，產(chǎn)生的沖擊扭矩對管線和電泵結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生損害，如果井內(nèi)含砂，泵吸入口突然產(chǎn)生的吸力易造成卡泵。

潛油電泵安裝中壓變頻器后，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制液量及液面。由于泵排量與轉(zhuǎn)速成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的3次方成正比，在下調(diào)頻率后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及軸功率下降；同時(shí)，由于供電頻率下降使電泵井的理論排量下降，起到了更換小泵的作用，達(dá)到節(jié)能效果。此外，變頻器還可增大排量范圍，尤其是供液不足的井況，可避免欠載停機(jī)，保證油井連續(xù)生產(chǎn)，減少電泵損壞概率。

2　現(xiàn)場應(yīng)用

2013年，在油田某采油廠對3臺(tái)安裝中壓變頻器裝置的電泵井進(jìn)行了現(xiàn)場節(jié)能效果測試，通過對其改造前后進(jìn)行現(xiàn)場比對測試，3臺(tái)電泵井安裝中壓變頻器后平均有功節(jié)電率為5.38%，無功節(jié)電率為44.53%，綜合節(jié)電率為7.03%，功率因數(shù)平均提高了0.195，取得了較好的增產(chǎn)和節(jié)能效果，并有效提高了抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率，見表1。

表1　中壓變頻器應(yīng)用效果對比

自2013年1月現(xiàn)場3口電泵井開始應(yīng)用后，1#、2#、3#電泵井單井輸入功率分別降低了1.41 kW、1.49 kW、1.49 kW。安裝前1#、2#、3#電泵井年用電總計(jì)為46.79×104kWh（按330 d計(jì)算），安裝后1#、2#、3#電泵井年用電總計(jì)為43.31×104kWh（按330 d計(jì)算），年節(jié)約3.48×104kWh電量，按電價(jià)0.6元/kWh計(jì)算，3口電泵井平均年節(jié)約成本2.09萬元。

3　結(jié)論

通過對潛油電泵裝置安裝中壓變頻器的現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用效果測試，可以得出以下結(jié)論：

1）能夠在生產(chǎn)過程中根據(jù)生產(chǎn)參數(shù)隨時(shí)調(diào)整頻率來控制排量及液面，使泵機(jī)組始終處于最佳工況點(diǎn)工作。

2）電泵井進(jìn)行變頻改造實(shí)現(xiàn)了電泵的軟啟動(dòng)、軟停車，有效保護(hù)了電泵與電纜；通過調(diào)節(jié)頻率可方便調(diào)節(jié)油壓，避免了電泵在高壓下的長期運(yùn)行；延長了電泵壽命，節(jié)約了油井維修、維護(hù)費(fèi)用，使電泵機(jī)組在最佳工況下運(yùn)行，大大提高了電泵采油系統(tǒng)的效率。同時(shí)，提高了功率因數(shù)，節(jié)電效果明顯。

［1］朱益飛，淳永忠，張恒鈺，等.變頻調(diào)速技術(shù)在油田潛油電泵中的應(yīng)用［J］.電力需求側(cè)管理，2011（1）：46-48.

（編輯鞏亞清）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.05.008

2016-01-27

李卓，2011年畢業(yè)于黑龍江工程學(xué)院（測控技術(shù)與儀器專業(yè)），從事潛油電泵生產(chǎn)管理工作，E-mail：40192239@qq.com，地址：黑龍江省大慶市力神泵業(yè)有限公司，163000。