測井裝置電機地面供電的途徑

西昌學院工程技術學院

測井裝置電機地面供電的途徑

褚曉銳西昌學院工程技術學院

由于油井的深度不確定，測井裝置電機供電的電壓必須保持在600～1 200 V，這樣才可保證在任何油井深度的情況下都可以使用。目前油田的建設擴寬到了荒地和海港等一些偏遠地區，在電源選擇時應考慮運輸和攜帶的方便。使用調壓器是為了調節供電的電壓，從而減少電壓在電纜上的損耗；使用變壓器是為了實現輸入與輸出電壓的升降變化，并且還可以使輸入電流與輸出的電流相位相差90°，這樣就可以很流暢地操作雙相電機，從而實現油井裝置的運行。在電壓降低時，為了配合主令斷路器可以準確地斷開，需要在自控系統中安裝電壓檢測裝置及高電流檢測裝置。

測井裝置；發電機；供電功率；調壓器

由于現代油井一般距離站點較遠，單為此設立專門的電網，不僅投資較大，還會造成資源的浪費。隨著科學技術的不斷發展，油田測井過程中可利用電機來供電。供電系統在設計時既要滿足供電的要求，又能夠保證自控系統的穩定與安全。

1 測井供電現況

測井供電的電源一般是在海上平臺或者是在地面上，需要較長的供電電纜。通常采用1.5 kW的電機，這類電機的電流非常大，距離井底幾千米的深度，所以在計算的過程中不能忽略電阻。由于油井的深度不確定，測井裝置電機供電的電壓必須保持在600～1 200 V，這樣才可保證在任何的油井深度的情況下都可以使用。目前油田的建設擴寬到了荒地和海港等一些偏遠地區，在電源選擇時應考慮運輸和攜帶的方便。

2 供電方式

在研究供電方式之前，首先要確認一下調壓器和變壓器的正常工作電壓及功率。使用調壓器是為了調節供電的電壓，從而減少電壓在電纜上的損耗。線路損耗與路程之間的關系見表1。

表1 功率損耗與距離的關系

使用變壓器是為了實現輸入與輸出電壓的升降變化，并且還可以使輸入電流與輸出的電流相位相差90°，這樣就可以很流暢地操作雙相電機，從而實現測井裝置的運行。

（1）安裝調壓器供電。有許多的供電方式都可以順利地給電機供電，但是每個方式都存在一些優勢和劣勢。比如在變壓器的上邊供電方式，這種方式是大多數油田測井供電所采用的方案。與其他供電方式相比，其在工作效率上有了大幅度的提升，供電也比較方便。但是由于變壓器和調壓器安裝在了一起，造成裝置體積大，重量大，運輸非常不方便，為了驅動雙相電機，必須使電源的相位相差90°。由于兩臺變壓器并沒有處在同一個位置，要想輸出相同的電壓，就要在兩個變壓器的匝數之間有一定的倍數限制，這樣才可以滿足輸電的要求，使油田測井裝置電機順利運行。安裝調壓器的供電方式的優點有很多，并且這種傳統的供電方式所提供的電壓相對穩定，成本低廉，易于操作。從整體看，這種供電的方式在當前應用很普遍，在一般的油田測井過程中仍采用這種供電技術。

（2）利用斬波升壓變換器供電。利用斬波升壓變換器供電是把工頻電流升高，使得到的電流經過兩個單相逆波器，再經過濾波器就可以得到電源兼容性比較高的正弦波。這種供電方式在整個過程中都是電子控制的，并且裝置體積小，有著質量輕、便于攜帶、自動化程度高等優點。但是供電過程中沒有實現電氣隔離，這一點是對于供電方式來說是個缺陷。

（3）直流輸電供電。直流輸電技術的供電方式是通過井下的逆變裝置實現的。通過工頻整流，到井下后再利用逆變裝置將直流電變為交流電從而使電機轉動，實現測量的任務。這種裝置的優點就是由于是直流傳輸電能，電線上的損耗非常少，并且它的抗干擾性特別強，是非常理想的一種供電方式。它利用逆變器實現了將直流電變成了交流電，利用高頻變壓器而不是工頻變壓器，這樣大大減小了裝置的體積和重量，便于運輸和攜帶。

（4）利用單相高頻逆變、隔離和整流加工頻三橋臂逆變器供電。這種供電方式是先通過變壓器降低電壓，然后再升高到相應位置，進而實現對電氣的隔離。

3 自控系統的應用

在測井供電的過程中，發電機的改進對油田生產來說具有重要意義。由于發電機有怠速、瞬態和穩態的過程，這就需要時刻控制電源的電壓，并且還要進行精細化的控制，否則不僅無法安全啟動電機，還可能由于電壓不穩定而造成設備的損壞。人為控制不僅浪費勞動力，還會經常出現因控制不準確而造成裝置的損壞現象。發電機在怠速的時候，電壓會下降很多，這種突然的電壓下降，對變頻器等相對復雜的裝置會造成很大的傷害。可在電源的母線上面連接出來兩條三相四線制電源線到兩個控制開關，一個控制開關在平常時供電，當電壓突然下降時就會斷開來保護電路中的裝置，而另一個開關就會閉合來供電使裝置繼續工作。這樣不僅可以在電壓不穩定的情況下保護油田測井裝置的安全，還會使裝置不會因為電壓不穩而停止工作。

在電壓降低時，為了配合主令斷路器可以準確地斷開，需要在自控系統中安裝高電壓檢測裝置及高電流檢測裝置。如果因意外停機，電流就會瞬間增大，很容易燒壞裝置，安裝上此裝置后便會在電流增大的時候迅速地斷開電源，以此來保護裝置。有的裝置安裝了限流器，限制短時間內電流迅速增大，其原理是將裝置連接一個比較大的電阻來減小電流。在一些特殊情況下，由于油井電機在非正常工作下可能會出現用電量過多的情況，在過壓保護器的限制下，不會對其他設備造成損壞。將這種原理應用到油田測井裝置的供電過程中，在其他運行設備上安裝一個穩壓保護器，使之成為一個獨立的保護裝置，這樣既減少了裝置的重量，又可以達到油田測井裝置的供電要求。

4 結語

隨著石油行業的不斷發展，在供電模式上不僅要選擇一種合適的供電方式，并且還要讓自控系統能夠實施對電流調節的功能。在油田安裝此裝置后，企業生產效率得到明顯的提高，為石油行業的發展帶來了廣闊的前景。

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.048