機采系統變頻調速控制技術的應用

王曉蒙

摘 要 油田持續開采導致機采系統規模不斷增大，單井耗電量成為采油生產管理的工作重點。文中對機采系統中存在問題進行了闡述，介紹了機采系統變頻調速控制技術原理及特點，對運用變頻調速控制技術改造的抽油機井的能耗進行了分析，結果表明節能效果明顯。

【關鍵詞】機采系統 變頻調速 原理 特點 應用效果

隨著油田持續開采，機采設備日益老化，能耗持續增加，節能降耗成為油田關注的重點，統計表明，油田絕大部分能耗集中在機采、注水、電力、熱力等方面，其中機采系統能耗占比較大，推進機采系統節能技術改造能夠顯得尤為重要。變頻節能控制技術具有技術先進、功能齊全、安全節能等優點，因此，加強機采系統變頻調速控制技術應用，提升機采系統工作效率，降低抽油機井噸液耗電，節約油田生產成本具有重要的意義。

1 機采系統存在問題分析

大慶油田經過五十多年的勘探開發，目前油田已經進入開采中后期，地層能量下降，采出液中高含水、高含沙，開采難度加大，對機采系統要求越來越高，然而機采系統中存在諸多問題，主要表現在：油田開采時間較長，油井數量多，抽油機設備種類繁多，設備更新換代慢，早期投產設備技術落后，能耗較高，不利于節能降耗。投資不足導致老式抽油機數量仍占比較大，老式抽油機電機負載率和功率因數均較低，油井噸液耗電較高。老式抽油機機采系統工作效率較低，很多在極限條件下運行，曲柄銷、底盤斷裂的情況較為常見，老式抽油機大部分使用的是普通控制柜，智能化程度較低，對用電設備的保護功能有限，存在較多安全隱患。多年開采導致地層供液不足，出現了抽油機抽吸度不足或空抽現象，不能通過簡單的調整生產參數來改善抽油機工作狀態，導致機采系統工作效率下降。

2 機采系統變頻調速控制技術原理和特點

2.1 變頻調速控制技術原理

機采系統變頻調速控制技術是使用變頻器、位置傳感器和控制電路來實現對抽油機智能化控制，能夠使抽油機工作制度更加合理。機采系統變頻調速控制技術可任意調節抽油機上、下沖程的時間，使抽油機工作狀態與抽油機的工況和產液量相適應，從而提高抽油泵充滿系數和排量系數；能夠無極調節抽油機的沖次，使沖次達到最佳，提高抽油機工作效率，降低能耗；變頻調速控制技術能夠有效降低啟動電流，防止啟動電流過大損壞用電設備，還能有效降低機采系統的裝機容量；變頻調速控制技術能夠減小電網波動，降低電機工作的無功功率，提高機采系統功率因數；變頻調速控制技術安全性較高，能夠對電動機進行過流、過載、欠過壓保護，減少機采系統故障的發生；對于開采時間較長導致產液量不足的井，可實時改變機采系統工作制度，使抽油機抽汲能力與井底流入條件匹配，提高機采系統工作效率。

2.2 變頻調速控制技術特點

（1）變頻調速控制技術可以方便的條件抽油機上、下沖程速度，使抽油機達到最佳工作狀態。在抽油機沖次不變的情況下，可通過調節抽油機電機頻率，改變抽油機上下沖程速度。控制抽油機上行時電動機頻率高于下行時電機的頻率，可使抽油機上沖程速度高于下沖程速度，從而使抽油泵的漏失量降低，提高產液量；反之，當控制抽油機下行頻率高于上行時電機的頻率，能夠使抽油機下沖程時間較上沖程時間短，能夠提高抽油泵的充滿系數，從而提高產液量。

（2）變頻調速控制技術可以實現軟啟動，降低啟動電流，減小機采系統裝機容量，提高系統功率因數。同時減小沖擊電流，提高系統安全性。

（3）變頻調速控制技術可以實現對抽油機的無極調節控制，減小電動機扭矩波動，降低能耗，提高了機采系統工作效率。

（4）變頻調速控制技術可對實現對抽油機的智能化控制，可在線檢測和控制抽油機工作狀態，對抽油機運行電流、功率、頻率及扭矩進行實時監測，根據抽油機工作參數，實時改變抽油機工作狀態，實現對抽油機過流、過熱保護，同時還具有電機故障自動恢復功能，減少電機運行故障。對于供液不足的井，通過智能化控制可實現自動間抽功能，提高機采系統運行效率。

3 變頻調速控制技術應用分析

根據實際生產的需要，采油廠對某區塊設備老化、負載率較低的抽油機進行了技術改造，使用新的變頻調速裝置取代原有的老式配電柜，通過改造，新的變頻調速裝置實現了對抽油機的智能化控制，使電動機軟啟動、軟停止，沖擊電流減小，系統工作電流減小，裝機容量相應降低。可以方便快捷的調節抽油機工作的沖次、沖程，使抽油機達到最佳工作狀態。同時變頻調速裝置具有過流、欠過壓、過載保護功能，提供機采系統的安全系數。

表1為區塊內5口機采設備老化的抽油機井改造前后的對比情況，從表中可以看出，系統改造效果較好，平均沖速下降了2.5次/分鐘，有功功率和無功功率均下降比較明顯，日均產液量明顯增加，日均耗電量減少了95.8kw.h，系統效率大幅提升。

4 結束語

隨著油田不斷提倡降本增效，節能降耗成為深入挖潛的突破點。機采系統變頻調速控制技術改造雖然單次投入大，但在采油生產中節能效果明顯，具有軟啟動、調參方便、保護功能強、系統工作效率高等優點，因此，要加強對機采系統進行技術改造，提高系統運行效率，不斷降低油田生產成本。

參考文獻

[1]李振智，唐周懷，龔興云，汪金周，張素敏.變頻器在潛油電泵井上的應用[J].鉆采工藝，2001（03）.

[2]楊光.抽油機井變頻節能技術應用分析[J].化學工程與裝備，2016（11）.

[3]梁妃涼.變頻調速電潛泵在采油系統中的應用[J].中國石油和化工標準與質量，2013（23）.

作者單位

大慶油田第一采油廠儀表安裝維修大隊油田自動化室 黑龍江省大慶市 163000