采油机的变频改造应用

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1、采油机的变频改造应用 采油机的变频改造应用 【摘要】本文主要阐述了油田抽油机变频控制的优点、变频改造的难点，传统潜油电泵保护装置、潜油电泵使用变频器的优点，螺杆泵变频调速自动控制系统及其改造后的效果等问题。 【关键词】采油机；变频改造；应用 油田的采油设备较多，如游梁式抽油机、带轮机、螺杆泵、潜油电泵、直线电动机是伴随采油的不同地质条件，经研发人员实地考察，在综合分析各种技术条件下，在科技进步的促进下应运而生的。游梁式抽油机，己使用很久，但大局部油田，90%以上的油井仍使用这种设备。近几年，随着国家节能减排措施的不断推广，在节能、工艺、提效等方面，油田科技人员正不断积极探索，力求有较大的突破。

2、变频器在采油设备上的应用也较多，石油钻井采用交流电动机变频调速装置，抽油机、潜油电泵也需要变频调速装置。我们对抽油机、潜油电泵、螺杆泵变频改造进行分别探讨。 1、油田抽油机变频控制 油梁式抽油机，即“磕头机，油梁式抽油机在油田中，无论是设备数量还是在规模上都占多数。并且方便安装、易于操作、平安可靠，在采油厂广泛使用。 油梁式抽油机是采用杠杆原理，由电动机带动减速器周期性的旋转，并拖动曲杆作往复运动，把地下的油带出地面，送入输油系统。此设备因其安装于地面，安装、调试方便，应用广泛。然而，在地质条件复杂时，加油质稠、含砂、结蜡较多，有时使用起来较为困难。 1.1工频控制的缺点 原来使用工频直接起动

3、，起动转矩大，对机械的冲击较大，可能发生断杆、卡井、减速机齿轮损坏、烧毁电动机等故障，尤其是油井的中后期，在井液量供液缺乏时，需要调节冲次，更换带轮或减速箱，较繁琐，危险性较大，工作量也大。 因其油井较深，一般在1km以上，设备起动时转矩要求较大，需要的转矩大约是正常工作时的一倍以上，所以，在设计时采用的动力装置电动机功率要大，而在正常抽油时，负载变轻，需要的转矩就较小，当然存在“大马拉小车现象。因其在驴头下放时，负载变轻，电动机根本处在自由下放状态，降低了电网的功率因数及电动机的效率，增加了无功损耗，系统效率低下，耗能较大，能源浪费严重。 1.2变频控制的优点 一是可以实现软启动、软停机，对

4、电网无冲击。 二是可通过调节运行频率无级调节抽油机的转速，平滑方便的调节，使系统始终保持平衡，增加泵效，工作处在最正确状态。 三是在变频器输入侧同时接入交流电抗器和直流电抗器的条件下，能提高全功率因数接近1，可以减轻电网及变压器的负担，节能可以到达1/3以上。 四是采用普通电动机就能实现调冲，这是其他方法所不及的。 1.3变频改造的难点 此类变频器较大的难点是在驴头下放时存在发电状态，假设处理不当，会向变频器内倒灌形成泵升电压，使变频器的母线电压升高，危及变频器的平安。传统的变频器采用耗能电阻把这一局部能量以热能的形式消耗掉，目前大多数采用回馈的方式，把泵升电压通过处理回送电网，或采用共直流母

5、线方案，使节能效果提高。 2、潜油电泵 潜油电泵采油是油田采油的一种方式。它一般在地下的油井内工作，在某些供液充足、井况较好的油田，多采用潜油电泵这种采油设备，加速采油过程，确保稳产、高产。此系统由地面控制柜和井下电泵组成。 2.1传统潜油电泵保护装置 控制柜设电动机保护装置，有过电压、欠电压、过载、短路等保护功能，因潜油电泵工作于井下油的液面下，全靠油的循环散热，控制柜一定要设置欠载保护，以确保在井内供液缺乏时停止运转，不使电泵空转而烧毁。 潜油电泵是安置在井下1000m3000m的电泵设备，工作环境很差，而传统的供电方式 全压、工频更使其故障频繁，运行本钱高。采用工频全压启动、恒速运行，有

6、以下弊病： 工频全速运转，在井下液量不富裕时，可能抽空，严重时造成死井。 产生冲击扭矩，损坏机泵结构。 泵突然产生较大吸力，容易吸入砂子，造成卡泵，且无稳压系统和井下液面波动较大，造成电压、电流不稳定，使潜油电动机过励磁或欠励磁，引起故障。 油田供电电压常有波动，使电动机欠励磁或过励磁，经常烧毁电动机。 维修量较大，维护本钱高。 2.2潜油电泵使用变频器的优点 基于这些原因，科技人员必须寻求更好的控制方法。变频器具有软启动和调速方便的优点，把此设备投入到潜油电泵的控制电路上，可以取得较好的效果。 低频、低压的软启动，使电网无冲击，电泵转矩降低，可以延长电缆及电泵寿命。 应按井况随时调节电泵转速

7、，使系统在良好的工作状态下运行。节能效果较好，约可以节能15%左右。 电泵工作电压不受电网波动的影响，电动机运行平稳，无脉动现象，变频器能补偿电路电缆的损耗，电动机正常工作。 控制方便，操作简单，各种运行参数清楚、全面。 保护功能齐全。 此类变频器运行比拟可靠、稳定的主要有山东新风光电子科技开展生产的中压潜油电泵变频器，在大庆、胜利等油田使用较多，使用效果良好。 3、螺杆泵 在高粘度、高台砂量的区块，一般采用螺杆泵进行稠油油藏的开采。 螺杆泵既有其柱塞泵的硬特性，又具有离心泵的软特性，能够输送高粘度、高台砂量的原油，适应高气油比、中深低产井原油的需要。 变频调速自动控制系统 变频控制系统包括变频器、主控电路和辅助电路。主控电路由变频控制电路和工频控制电路组成，针对螺杆泵井的生产需要，通过切换变频控制和工频控制局部控制螺杆泵电动机的运行状态。为在变频故障下不影响生产，采用工频旁路，作为变频备用。 改造后的效果 一是螺杆泵变频调速采油工艺技术可以实现变频调速自动控制。二是它具有寿命长、抗干扰能力强、线性范围宽、精度高等优点。三是能提高螺杆泵井的管理水平，为螺杆泵井的平安运行提供保证。 参考文献 【1】周加胜.采油设备的开展.变频器世界，2021.3 【2】蒋仕民.游梁式抽油机节能技术在河南油田的应用分析.石油天然气学报，2021年