電泵采油井智能軟啟動控制柜技術在埕島油田的應用

張 群，李民強

中國石化勝利油田海洋采油廠，山東東營 257237

電泵采油井智能軟啟動控制柜技術在埕島油田的應用

張 群，李民強

中國石化勝利油田海洋采油廠，山東東營 257237

埕島油田電泵采油井采用工頻全壓啟動方式，由于地下工況的變化，經常因電流過大而燒毀電纜、電機，對電泵機組及電器設備造成極大的損害，且維護困難，維護費用高。本文通過分析埕島油田電泵采油井存在的問題，提出研制軟啟動技術解，對軟啟動技術在電潛泵井的現場應用及取得的效果進行了分析。

電泵；軟啟動；應用；效果

埕島油田電泵采油井是通過地面控制屏采取全壓啟動，工頻恒速運行，由于海洋環境惡劣，線路損耗大，使得啟動電流為正常工作電流的5倍～6倍，對電泵電纜及電機產生很大的沖擊，嚴重影響著機組的使用壽命。

1 電泵生產中存在的問題

1.1 電泵井檢泵周期長，電纜老化，影響機組壽命

電泵生產時間越來越長，電纜老化，對地絕緣低的井越來越多。地層供液不足造成欠載停機而頻繁啟動，影響井下機組的使用壽命；啟動電流為正常工作電流的5倍～6倍，對電泵電纜及電機的沖擊較大，容易對機組和電纜絕緣造成破壞，尤其是對絕緣低的井危害更大，嚴重時甚至造成躺井。

隨著注水開發的深入，進入油田開發中后期，油井出砂還會加劇。由于出砂導致過載停機重新啟動時，機組轉軸由靜態突然加速，產生較大的瞬時沖擊扭矩，容易造成機組及電器設備的損壞。

1.2 作業成本高

在埕島油田開發中，電泵已成為主要采油設備，海上作業費用高，平均電泵單井作業費用300萬元，是陸地作業費用的10多倍。

2 軟啟動技術的原理

由交流鼠籠式異步電動機的工作原理可知，電機是以反電勢來平衡外加電壓，而電機的反電勢隨著轉子轉速的增加而逐漸增大，也由于反電勢的作用而產生需要的勵磁電流。電動機在啟動之初轉速為零，反電勢為零。當全壓啟動時，啟動電流不受反電勢的約束而突變到額定電流的5倍～6倍。而由軟啟動器控制的啟動過程是通過同步控制三相交流電的導通角而改變輸出電壓，精確地控制導通角的逐漸變化就可以使輸出電壓逐漸變化。使得電壓逐漸增加，反電勢逐步建立，轉速逐步提高，因而也就限制了過大的啟動電流，達到軟啟動的目的。同樣，使得電壓逐漸降低，轉速逐步降低，限制了過大的停機電流，達到軟停機的目的。

3 軟啟動器的主要優點

3.1 軟啟動

即電機工作電壓由零伏無級連續升到額定值，這使機組啟動時的電流，由全壓啟動時的5倍～6倍降低到2倍以下。消除了啟動時大電流對電機的沖擊，使電機鐵芯與繞阻之間，繞阻匝之間相對位移減小，對運行時間較長，絕緣已經老化的電機，能有效地延緩絕緣層破損，降低匝間、相間產生短路的概率。

3.2 軟停機

即電機工作電壓是由額定值無級連續降到零伏，因此不存在操作過電壓的問題，避免了傳統停機3倍左右過電壓對電機、電纜絕緣的破壞。這對絕緣已相對老化、運行時間相對較長的機組，可大大降低其損壞率。特別對那些因欠載保護而頻繁停機的機組尤為重要。

3.3 雙系統

控制柜內裝有一套旁通裝置，當軟啟動器發生故障時，切換旁通裝置，仍可保證機組照常運行。控制柜具有自動轉換功能。當機組處于非節能狀態運行時，旁通裝置自動開啟，軟啟動自動關閉；當機組處于節能狀態運行時軟啟動器自動開啟，旁通裝置自動關閉。

3.4 其它

軟啟動控制柜由于是平緩升壓，降低了啟動電流，避免了機組轉軸由靜態突然加速所造成的機械損傷，降低了機組斷軸的概率；軟啟動器配有無源的電阻電容吸收元件，即使電網突然斷電，也可以大幅度地吸收電機反電勢產生的過電壓，有效保護電機及電纜。使電泵軟啟動對延緩海上長壽井集中躺井具有無法替代的作用。

4 現場應用及效果

4.1 CB11H平臺實測電流應用

2010年2 月，智能軟啟動控制柜在埕島油田CB11H井組進行了應用。實測啟動電流曲線如圖1。實測軟停機電流曲線如圖2。

圖1 CB11H-1 井實測啟動電流曲線

圖2 CB11H-1 井實測軟停機 電流曲線

經現場測試，CB11H-1井的工作電壓1120V,工作電流31A，全壓啟動條件下，啟動電流為219A，是額定電流的5.61倍，而應用智能軟啟動控制柜軟啟動條件下，啟動電流為82A，只有額定電流的2.10倍；正常停機時電流最高115A，是額定電流的2.95倍，而應用智能軟啟動控制柜軟停機條件下，停機作高電流為50A，只有額定電?流的1.28倍；從實測軟啟動、軟停機電流特征曲線圖可以看出，常規全壓啟動、停機存在舜時電流沖擊波峰，而智能軟啟動、軟停機升壓、降壓緩慢，不存在明顯的沖擊波峰。電流沖擊很小，真正實現了軟啟動、軟停機。保護了電泵機組、電纜在開井，停井時免受沖擊，延長了電泵采油井的壽命，提高了電泵采油井的管理水平。經過復測電泵絕緣降低幅度減小明顯降低，起到了保護電泵機組的目的。

5 經濟效益及社會效益

電泵軟啟停控制技術在埕島油田的應用，有效保護電機及電纜，延長了電泵井的生產周期，減少了躺井的發生。取得了明顯的經濟和社會效益。

1）延長電泵井檢泵周期，從而延長油井連續生產時間，減少停產時間，提高油田原油產量，同時也提高了埕島油田的開發水平；

2）使得電泵的適用范圍增大，逐步實現了大排量采油；

3）將海上電泵采油技術提高到一個新的水平，也為海上油田的開發提供新的開拓性經驗。

TE4

A

1674-6708（2011）34-0129-02

張群，工程師，畢業院校：重慶石油學校，工作單位：勝利油田海洋采油廠海一生產管理區，職務：副經理