變頻技術在抽油機設備的應用

江 濤，魯海英

（1.新疆油田公司百口泉采油廠油田工藝研究所，新疆 克拉瑪依 834011；2.新疆獨山子石化總公司礦區事業部，新疆 克拉瑪依 833600）

近年來，低壓交流變頻調速器已在油田機械采油設備中得到廣泛應用，其中立式智能抽油機是一種采用智能—模擬及數字混合控制技術的節能型抽油機，它不但縮短了“拖動電機—減速器—執行機構”的傳動鏈，完成了油液的采吸，同時實現了電機的無級調速。2000年底，百口泉采油廠開始在機采設備試用兩臺具有變頻調速功能的立式抽油機后認為，該機應用的變頻控制系統克服了傳統抽油機電機轉速額定、沖次的調整依賴電機皮帶輪的更換、沖程的調整工序復雜等問題，實現了抽油機的沖程、沖次調整無級化、自動化，滿足了不同油井的生產需要。

該機應用的變頻控制系統的自動控制效果好、系統效率高，能滿足大排量、聚驅及稠油等多工況油井舉升工藝的需要。據統計，百口泉油田已在23臺立式抽油機上應用該技術，經過幾年的生產運行，證明其節電效果顯著。

一、變頻抽油機控制器的現場應用

1.從2000年11月中旬開始，在百口泉采油廠油田21井區選擇了13034和13041兩口井，分別應用變頻立式抽油機，應用前后的各生產數據對比見表1。從表1可以看出，在地面、地下相同工況下，13034、13041兩井在使用不同電機前后，上電流分別下降了54.00%和38.79%，下電流分別下降了67.39%和56.15%；輸入功率分別下降了57.34%和44.76%；功率因數分別上升了35.92%和21.79%。

表1

2.換機前后實測功圖對比見圖1、圖2。

二、抽油機變頻控制系統特點

從立式抽油機變頻控制系統的結構、原理及現場試用情況，總結該控制系統具有以下特點。

1.系統效率高、節能效果好。從圖1、圖2可以看出，使用抽油機變頻控制系統后，其抽油機運行時載荷線非常平滑，動載荷小，進一步降低有功功率，從而具有較高的系統效率和良好的節能效果。

圖1 13034井換機前后實測功圖對比

圖2 13041井換機前后實測功圖對比

2.運動特性調節方便，可滿足多工況油井舉升工藝的需要。根據油井多種井下工況，通過無級調速，該控制器可方便實現沖程無級調整，沖次無級調節和控制，使井下桿柱運行較平穩，減少了沖程損失（減程比為1）及由此造成的桿柱斷脫，延長了修井周期，并能防止聚驅和稠油開采時“光桿打架”、“管桿偏磨”、“柱塞偏磨”等工藝問題，適應于多種工況條件下舉升工藝的需要。

3.日常維護方便，費用低。隨著井況的變化及生產的需要，需經常對油井的工作參數進行調整，普通電氣控制技術在參數調整時比較費時費力，還因停機影響產量，而變頻電氣控制技術則從根本上解決了這一問題，現將現場使用操作情況列表對比（表2），從表2可以看出，應用變頻控制技術的抽油機調整參數幾乎不占用生產時間，提高了工作效率。

表2

4.工作可靠，安全性能好。變頻電氣控制的電氣保護措施較完善，具有電源過壓、欠壓、斷缺相、過載等13種保護功能。試用的這兩臺變頻控制技術的抽油機經過了4年多百口泉采油廠油田冬夏溫差大（-38～42℃）及12級以上大風的考驗，各控制、運動部位均未出現大的故障。

三、結論

1.與普通電氣控制方式相比，變頻電氣控制技術使得抽油機運行時的上下電流較小，能耗較低，功率因數高，節能效果較好。

2.沖程、沖次可在較大范圍內通過按電鈕來實現無級調節，大大降低了現場操作工人的勞動強度，減少了地面調整參數的占產時間，并且數據可在配電柜內的顯示屏上直接顯示出來，很直觀。

3.換向平穩、動載小，改善了桿柱運行條件，降低了抽油桿斷脫頻次，延長了修井周期。

4.安全保護系統完善，重心平穩。