變頻技術(shù)在機采井中的應(yīng)用及效果分析

張 輝

（大慶油田有限公司第十采油廠，黑龍江大慶 166405）

變頻技術(shù)在機采井中的應(yīng)用及效果分析

張 輝

（大慶油田有限公司第十采油廠，黑龍江大慶 166405）

隨著人們對節(jié)能工作重視程度的不斷提高，變頻器在油田開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用。變頻器在機采井中的應(yīng)用，不但可以實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，還可以使技術(shù)人員方便地調(diào)節(jié)抽油機的沖次，從而選擇更合理的抽汲參數(shù)。以近年來應(yīng)用的變頻設(shè)備為例，對變頻設(shè)備在機采井中的應(yīng)用效果進(jìn)行分析，希望對今后的變頻設(shè)備的應(yīng)用有所幫助。

變頻；節(jié)能；抽油機

1 變頻器的工作原理

根據(jù)電動機的工作原理，可以得知其轉(zhuǎn)速公式如下：

式中：p-電動機的極對數(shù)

s- 轉(zhuǎn)差率

f- 供電電源的頻率

n-電動機的轉(zhuǎn)速

從公式（1）可以看出，電機的轉(zhuǎn)速與供電頻率近似成正比，改變頻率可以平滑地調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，從而可以連續(xù)地改變電機的抽油速度。應(yīng)用的變頻控制器，其輸出頻率可以在0～400Hz任意調(diào)節(jié)，即可以在很廣的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)抽油機的沖次。考慮到高頻對電機軸承及繞組的影響，以及油井的實際情況，一般在低于工頻（50Hz）的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)在 1～6 次 /min 對抽油機沖次的無極調(diào)節(jié)。

2 變頻器的主要功能

隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在的變頻控制器大都已經(jīng)與其他控制技術(shù)相結(jié)合，使得多種節(jié)能技術(shù)融為一體。目前所說的伺服控制器，就是以變頻器為基礎(chǔ)結(jié)合微電腦控制部件制作的。

2.1 無極調(diào)節(jié)抽油機沖次

伺服控制系統(tǒng)通過實時檢測功圖，根據(jù)抽油機負(fù)載的變化，自動跟蹤調(diào)參，沖次在 1～6 次 /min 任意可調(diào)。

2.2 軟啟動功能

伺服控制器具有軟啟動、軟停機功能，減少了對電網(wǎng)的沖擊，延長設(shè)備使用壽命及維修周期。

2.3 電容補償

伺服控制器在主回路濾波電路中安裝大容量電容，能夠降低無功功率，提高功率因數(shù)。

2.4 實現(xiàn)工況相同條件下的節(jié)能

伺服驅(qū)動器通過電機編碼器和電流傳感器反饋信號，合理輸出電機扭矩，降低電機的銅損和鐵損，從而實現(xiàn)了在工況相同情況下的節(jié)能。

2.5 調(diào)整上下沖程速度

伺服控制器對于低產(chǎn)井、偏磨井、井身質(zhì)量問題引起頻繁檢泵的井及高產(chǎn)井，可以實現(xiàn)快上慢下、慢上快下、慢上慢下等功能。

在伺服器的上述5個功能中，前3個是變頻器本身可以實現(xiàn)的，后2個是通過變頻器結(jié)合微電腦控制技術(shù)實現(xiàn)的。

3 現(xiàn)場效果分析

2012年底，優(yōu)選了20口參數(shù)偏大問題突出的井進(jìn)行了變頻節(jié)電器的應(yīng)用實驗。下面主要從節(jié)能方面和對產(chǎn)量的影響兩個方面分析變頻節(jié)電器的應(yīng)用效果。

3.1 節(jié)能效果

節(jié)能，是應(yīng)用變頻器的最重要目的。為了落實變頻器的節(jié)能效果，我們在這20臺變頻節(jié)電器安裝前后均進(jìn)行了系統(tǒng)效率測試。應(yīng)用變頻節(jié)電器后：平均沖次由3.85次下調(diào)到了2.15 次；消耗功率由 2.97kW 下降到了 2.13kW，下降了 0.84kW，平均單井日節(jié)電 20.1kW ·h；功率因數(shù)由 0.29 上升到了 0.61，上升了 0.32；系統(tǒng)效率由 3.21% 上升到了 5.74%，上升了 2.53%。綜合這20口井的應(yīng)用效果，我們可以得出，應(yīng)用變頻器后，有功節(jié)電率為28.3%，節(jié)能效果良好。

3.2 應(yīng)用變頻器合理控制油井流壓

通過調(diào)節(jié)抽油機沖次，可以控制油井的流壓，從而實現(xiàn)抽油機在較為合理的流壓下生產(chǎn)運行。2012年，我們在 ** 區(qū)塊選擇了兩口井進(jìn)行了系統(tǒng)試井，通過測試數(shù)據(jù)與該井的 IPR曲線的對比，得出了適合**區(qū)塊的工作參數(shù)。系統(tǒng)試井過程中，我們正是通過伺服控制器在 1-5次 /min 之間無極調(diào)節(jié)抽油機的沖次，并記錄油井該沖次下平穩(wěn)運行時的油壓，從而測得油井在不同流壓下的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

3.3 應(yīng)用變頻器提高熱洗效果

應(yīng)用變頻器，我們可以在熱洗前提高抽油機沖次，將沖次從 2～3 次 /min 調(diào)至 4～5 次 /min，理論排量將提高 1.7～2.5 倍。這么做可以達(dá)到兩個目的：①可以將洗井時油管內(nèi)壁融化的蠟質(zhì)盡快排出油管，防止由于井液溫度降低，蠟質(zhì)再次結(jié)晶，提高熱洗效果；②縮短含水恢復(fù)期和降低洗井隊產(chǎn)量的影響。需要注意的是要在油井產(chǎn)液含水恢復(fù)正常后及時將頻率和沖次調(diào)至洗井前的正常值。

3.4 應(yīng)用變頻器調(diào)參對偏磨的影響

偏磨檢泵，是目前我礦油井檢泵的一項重要因素，2012年，有37口井因偏磨檢泵，占總檢泵井?dāng)?shù)的47.4%。在不影響油井產(chǎn)量的情況下，降低抽油機沖次是減緩管桿偏磨最直接而有效的途徑。例如，將抽油機沖次由4次調(diào)至 2.5次，則可以減少桿與管之間的偏磨次數(shù) 1.5 次 /min，理論上可以使管桿的使用壽命延長60%，從而可以有效的減緩管桿偏磨，降低上檢率。

4 結(jié)論與認(rèn)識

1）應(yīng)用變頻節(jié)電器的有功節(jié)電率為28.3%，單井日節(jié)電20.1kW ·h。

2）應(yīng)用變頻技術(shù)后，可以實現(xiàn)無極調(diào)速，方便技術(shù)人員合理控制抽汲參數(shù)。

3）應(yīng)用變頻器調(diào)低沖次，可以提高供液不足井泵的充滿系數(shù)，提高泵效，并且產(chǎn)量保持穩(wěn)定。

4）應(yīng)用變頻器調(diào)低沖次可以減緩管桿的偏磨，可以提高熱洗效果。

Application and Effect Analysis of Frequency Conversion Technology in Machine Seam

Zhang Hui

With the increasing emphasis on energy conservation work，the inverter has been widely used in oilfield development. The application of the frequency changer in the machine recovery well not only can realize the purpose of energy saving，but also can make the technical personnel easily adjust the pumping unit red times，so as to choose more reasonable pumping parameters.In this paper，in recent years，the application of frequency conversion equipment，for example，the frequency conversion equipment in the mining wells in the application of the results of the analysis，hope for the subsequent application of frequency conversion equipment to help.

frequency conversion；energy saving；pumping unit

TM621.3

A

1003-6490（2017）06-0082-02

2017-05-05

張輝（1972—），男，黑龍江大慶人，工程師，主要研究方向為采油工程。