潛油電泵專用變頻器自動化改造實踐

夏新躍

(中國石油化工股份有限公司西北油田分公司采油二廠，新疆輪臺841604)

某油田為奧陶系縫洞型碳酸鹽巖油藏，由于油質稠，采用套管摻入稀油方式降黏生產[1-7]，為有效舉升地層液量，選用舉升能力強、排量大的潛油電泵開采[8]。為了滿足油井供液變化，地面配套潛油電泵專用變頻器用于控制生產。在油井穩定生產階段，人工調整變頻器頻率即可實現電泵生產所需排量。隨著油井生產復雜化，現有變頻器控制方式難以滿足生產需求，主要表現為油井出砂、含水波動、稀油和稠油混配不均，造成電流間斷性尖峰波動，經常出現過載保護停機[9]。統計發現129口生產井中29口井均不同程度出現電流波動，頻繁異常停機，降低了電器絕緣性能，造成稀油和稠油浪費，增大電泵管理難度；頻繁啟停電泵導致保護器頻繁呼吸，保護器提前失效，增大了檢電泵風險[10]。因此，急需改進現有變頻器控制方式，降低電流波動造成的油井管理難度。

1 解決方案

電泵電流波動通常是油井中稀油和稠油混配不均造成電流突然異常升高而導致保護停機，因此如何及時降低電流峰值，避免電泵停機成為改造的首要因素。通過方案對比及經濟評價，小幅改造現有變頻器可實現自動控制電流的目標，即通過應用自動調頻芯片，達到自動降頻、降電流的目的，減少了電泵停機甚至檢電泵風險。

在現有變頻器中安裝自動調頻芯片，設定1個合理電流值，當油井因出砂、含水、摻稀不穩造成電流波動值超過設定電流值時，變頻器自動下調頻率，降低電機輸出功率，直至運行電流在設定電流值以下；當電流運行平穩后，變頻器自動恢復原頻率，實現降頻、降電流，避免了停機風險。自動調頻芯片工作原理如圖1所示。

圖1 自動調頻芯片工作原理示意

以TH122X1井為例，該井油質稠，黏溫拐點深，稀油稠油混配效果差，電流在25～50 A時頻繁波動，造成電泵頻繁停機。為降低管理難度，在該井實施自動調頻芯片試驗，設定合理電流值為40 A，當運行電流超過40 A則頻率自動下調2 Hz，降低了電機輸出功率，減少了電泵負載，確保電流在25～40 A波動，改造后異常停機次數明顯減少，有效提升了生產時效。該井應用自動調頻芯片前后電流對比曲線如圖2所示。

2 應用效果

自動調頻芯片主要用于電流間斷性尖峰波動使停機頻次高的超稠油區塊井，表現為含水波動、稀油稠油混配不均造成電泵電流波動大，已在11口井現場安裝自動調頻芯片，主要取得效果見表1所列。

1)通過自動降頻方式，有效降低異常電流峰值，月均減少停機18井次，避免檢電泵3井次。

2)自動調頻芯片確保電泵穩定生產，有效提高生產時效，增加產量1 140 t，減少稀油浪費3 500 t。

3)自動調頻芯片投入少、產出大，11口井投入費用約2.2萬元人民幣，產出效益401萬元人民幣。

圖2 TH122X1井應用自動調頻芯片前后電流對比曲線示意

類 別井 號產液/t產油/t含水,%摻稀/t稀稠比改造前月停機次數/次改造后月停機次數/次混配不均TH123X138380912.410TH123X227270953.510TH122X124240602.510TH121X113130604.620TH123X326260451.710含水波動TH122X231875395.020TH122X3373311621.910TH123X4161038373.720TH123X516944374.120TH122X4211528241.631TH103X1291258635.241合計11口278215236132.9202

3 結束語

1)自動調頻芯片解決了現有變頻器無法自動調頻的缺陷，滿足了復雜油井生產需求，改造成本低，有利于采油廠降本增效。

2)自動調頻芯片確保電泵在設定合理電流值下生產，降低現場管理難度，月均減少停機18井次，避免檢電泵3井次。

3)自動調頻芯片確保電泵穩定生產，有效提高生產時效，增加產量1 140 t，減少稀油浪費3 500 t。