變頻技術在采油設備上的應用

葛明 馮艷梅 胡定龍 黨欣

摘要：隨著石油工業的發展，采油技術也在更新迭代。變頻技術在抽油機、注水泵、輸油泵等方面的廣泛應用所帶來的安全環保節能等優點不斷顯現。為此，本文將對變頻技術在采油設備中的應用加以詳細介紹。

關鍵詞：變頻技術;采油設備;應用

1、變頻技術的概述

變頻技術主要是指交流變頻調速技術，它是將電壓和頻率不可控的工頻交流電通過整流-濾波-逆變的技術手段變換成電壓和頻率可控的交流電的一種轉換技術。變頻器，是一種應用變頻技術與微電子技術來控制交流電機的電力控制設備，具有調速、節能、自動控制等功能，在現代工業發展中擁有舉足輕重的作用。變頻器由于其便捷性，已經在人們的生產和生活中得到了廣泛應用。它之所以具有節能的優勢，其基本原理是，在研發者對動力設備進行設計時，出于保證生產的目的，通常會在配置動力驅動過程中，保存余量，但是在滿負荷狀態下電機無法正常運行，這些余量就會增加功率消耗，從而浪費電能，但是變頻技術可以很好地解決這個問題，當設備所需功耗減少時自動降低轉速，起到節能的作用。

2、變頻技術在采油設備上的應用

2.1變頻技術在原油外輸泵上的應用

變頻技術在原油外輸泵上的應用，首先實現了自動控制功能，把變頻器與儲油罐（緩沖罐）液位計聯動，當液位高于預設值時，頻率變大，增大排量，當降到安全液位的時侯恢復正常排量，這為無人值守站庫的建設與推廣提供了技術支持;其次，可以實現小排量不間斷輸油，使原油在管線中勻速流動，沖擊力變小，為保護管線控制泄露起到了積極作用。冬季生產時，原油粘度增大輸油壓力升高以及凝管、凍堵等現象成為運行的關鍵，利用小排量不間斷輸油，可以始終保持管線中的原油處于流動狀態，不斷傳遞熱量，防止以上現象的發生。穩定的輸油流量，也為質量流量計、壓力變送器和溫度傳感器這些精密測量工具提供了友好的工作環境，使得測量更加準確，這為監控產量、監控外輸壓力提供了穩定數據。

2.2變頻技術在抽油機上的應用

在游梁式抽油機上使用變頻技術，實現了沖次的自動調節，可根據生產需求隨時優化工作參數，減少了用更換皮帶輪調沖次所帶來的時率影響，以及給員工增加的勞動強度和危險系數，而且精準平穩，使抽油參數的優化變得方便快捷;實現了軟啟動，對保護抽油機電動機、受力零部件、桿管柱以及深井泵有顯著的效果，也給新型節能抽油機的研發提供了技術支持，比如塔式抽油機就是利用變頻器的矢量控制功能，拖動系統在變頻器控制下驅動繩輪正反轉換向、往復運行，傳動系統效率較四連桿結構的游梁式抽油機提高40%以上，載荷與配重間平衡率可達95%以上，運行過程中勢能近似守恒，系統做功僅為克服阻力及平衡差，運行功率顯著降低，與節能型游梁式抽油機對比，節電率可達50-70%。

2.3變頻技術在注水泵上的應用

在注水泵上使用變頻技術可以穩定精確的調節控制注水壓力和注水量，比過去使用調節閥（分流原理）更加平穩更加節能，也實現了數字化自動控制的功能，不需要員工操作高壓控制閥門，減少了人員暴露于危險環境的頻率，從而降低了日常工作的危險系數;平穩注水有助于保護注水管線不受壓力波的沖擊，減少因管線破裂而造成環境污染;平穩注水也是注水工作的重點，提高了注水合格率。

2.4應用變頻技術能夠延長設備使用壽命

延長設備使用壽命，減少設備故障維修工作量。從現場使用情況看，使用變頻調速技術后，不但大大節約了能源，而且有效地減少了設備的維修維護費用。由于油氣混輸螺桿泵實現低速旋轉后，油氣混輸螺桿泵啟動電流小，對供電電網的沖擊波減小，對整條電網其他用電設備也大有好處，采用變頻調速技術后，泵的維修次數大大降低，提高了油氣混輸螺桿泵的完好率，同時也節省了油氣混輸螺桿泵易損件的維修費用。

供液不足油井生產過程實現變頻調速控制，保證了生產過程的平穩運行，滿足了油井連續生產不間斷輸油，特別是冬季氣溫低需要連續生產、長距離輸送防止管道堵塞的工藝要求。

2.5應用變頻技術能夠減少設備磨損度

減少電動機發熱及運動部件的磨損程度，有效延長電動機使用壽命，降低維修成本。可延長電潛泵壽命，節約油井維修、維護費用，使電泵機組在最佳工況下運行，大大提高了電潛泵采油系統的效率，在降低故障率的同時提高工作效率。潛油電泵通過采用中壓變頻調速控制技術，使電潛泵的平均維修周期由原來的3至6個月，延長到1至2年，大大地提高了油井的采油時率，節省了大量的維修費用。

2.6應用變頻技術能夠提升安全性

為了保證抽油機能夠平穩運行，就需要從游梁式抽油機的平衡性著手。如果抽油機嚴重不平衡，就會導致沖擊電流過大，不僅會對電能造成浪費，而且沖擊電流會導致設備工作不穩定，工作人員的操作安全也會受到威脅。因此，對抽油機進行改造時，可以利用變頻器進行配重的調整，從而使得沖擊電流保持在一定范圍內，既能夠正常運行，又不會帶來安全隱患，我們需要選擇與電機的額定功率相適配的變頻器，如此能夠實現采油工作效率的最大化。

2.7應用變頻技術能夠節能減排

采油設備諸多，控制其高效工作才能實現經濟效益最大化。抽油機工作需要保證一定的泵效，否則面對很少的油量，抽油機仍然要全負荷工作就會造成嚴重浪費，變頻器就可以完美解決這項問題，如果無法達到標準，抽油機就會在變頻器的控制下降低轉速或者停止工作，防止浪費。

此外，變頻器的主要任務是進行交流調速，在長慶油田得到了廣泛利用，其最大優勢就是能夠在抽油機工作時對其功率進行實時監控和調整。低滲透率現象和地層低壓問題是長慶油田的顯著特點，這就需要依據實際情況，采用不同功率的設備進行開采工作。通過對實際工作狀況進行監控，變頻器可以基于總體的出油量進行功率調整，這種形式可以實現生產效率的極大提升，同時也能為油田開采降低成本，在發揮功效的同時實現節約能源的目的。

3、結束語

石油行業囊括了眾多工程和項目，是一個耗能多、安全環保風險高的行業，其中石油開采工程占據了絕對比重，由此可見，利用變頻技術對采油設備進行節能減排改造，有助于企業的降本增效，本文對于此類工作具有一定的參考意義。