油井变频调速技术的特点及应用分析

油井变频调速技术的特点及应用分析

刘建国1韩敬东2李积平2

（1青海油田诚信服务公司电气开关厂甘肃敦煌736202；

2青海油田供水供电公司水电销售部青海海西816400）

摘要：介绍抽油机变频装置和电泵井变频装置的特点，以本企业对某低产液油井进行抽油机变频改造，以及某油田工程中潜油电泵井进行变频改造为例，分析其变频改造前后的效果，进而对其推广价值和存在问题进行探讨。

关键词：油井；变频调速技术；节能

1引言

随着我国经济的快速发展，人们对石油等能源的需求量不断增加，石油的开采量也随之不断增加，而随着油气开采的不断深入，低渗井不断增多，而油气开采难度也不断增加，给石油企业带来较大的难度。而石油企业在油气开采的过程中，其不仅生产能源，而且也在消耗能源，我国油田地面采油系统的系统效率还不足30%，其抽油机和电动机是主要的耗能设备，如果采用功率恒定的电动机，由于抽油载荷是随液面深度而动态变化的，会导致出现抽油机欠平衡或过平衡的现象，也会出现电动机“大马拉小车”或电动机空载的问题，造成能源的巨大浪费，一场你，为了提高采油系统的效率，降低生产成本，需要对采油系统利用变频调速技术对其进行节能改造。

2油井变频调速装置特点

2.1抽油机变频装置的特点

影响抽油机效率的因素主要有抽油机的冲程、冲速和泵效等抽汲参数，在开采初期根据油气勘察的数据确定所用抽油机设备的各项参数，但是随着开采进度的不断深入，油层的供液情况会不断发生变化，如果抽汲参数保持不变，则必然导致抽油机系统效率的下降，造成资源的浪费，而冲程、泵效是由抽油机本身、抽油杆、抽油泵等决定，通常无法进行改变或者改变的成本较大，因此采用抽油机变频装置来改变抽油机系统的冲速来适应油层供液情况的变化[1]。

抽油机变频装置具有以下特点：一是对冲速的调节简单、快捷，可以使冲速在1～12n/min的速度范围内进行连续调节；二是可以根据抽油机工作载荷的变化，采用智能控制器对抽油机上下冲程速比进行无级智能调节，其诶了提高原油在泵中的充满度，可以适当降低每一个冲程的下行程速度，而为了减小在提升过程中的漏失系数，则可以适当增加每一个冲程的上行程速度，从而可以实现提高单位时间内的原油产量的增产目标；三是由于抽油机在运行过程中是在做往复运动，其工作载荷是在周期性变化的，而且抽油机不可能做到100%的平衡，其在下行程时电动机则会处于发电状态，使用变频装置则可以实现将发电状态下产生的电量反馈到电网中再利用的目的；四是使用变频装置可以使抽油机按照需要选择工频不调速或变频调速两种运行状态，并且可以做到随时切换状态。

2.2电泵井变频装置的特点

对有油田开发中后期的高含水油井，采用的是潜油电泵进行采油作业，此技术是一种二次采油技术，具有作业面占地面积小、作业操作简单、排液量大、采油效率高等优点，采用电泵井变频装置，可以改变其启停方式，对电泵的排量进行控制，并起到节能和延长设备使用寿命的目的。其具有以下特点：一是具有广泛的适用性，可以根据电泵电压等级的不同对升压变压器进行更换，而且改造成本较低；二是所采用的低压变频器的输出波形为三相SPWM波，此矩形脉冲波形的宽度按正弦规律分布，需要经过变压器进行升压才能获得近似正弦的驱动电流来向电动机供电；三是变频器输出变频的过程中会生产磁路饱和度和漏磁通的变化，提价升压变压器的损耗并引起发热现象，对变频调速的范围起到限制作用。

3油井变频调速技术的应用效果分析

3.1抽油机变频改造及效果分析

以本企业对某低产液油井进行抽油机变频改造为例，采用了16台抽油机变频装置应用在8口油井中，经过对这8口油井进行抽油机变频装置改造前后的节能测试可知（如表3.1所示），这8口油井的平均日产液量和日常油量分别提高了0.6m3和0.7t，泵效提高了18.5%，功率降低了4.58kW，经计算可知平均日节电量为112.4kWh，且有功节电率达到了48.7%，具有明显的节能增产的作用[2]。

表3.1抽油机变频改造效果分析

3.2电泵井变频改造及效果分析

以本企业某油田工程中所用电泵井为例，其在运行过程中经常由于井下液量不稳而出现抽空，从而引发电泵井故障，所以对其中的30口潜油电泵井进行降压变压器-低压变频-升压变压器的改造，经过长时间运行，没有再发生之前的故障情况。而且经过节能测试结果可知（如表3.2所示），改造后的功率因数有了较大的提高，系统平均效率提高了11.4%，平均检泵周期增加了365d，单井无功功率下降了31.61kvar，平均功率因数提高了0.28，单井日平均电量下降了425kWh，平均单井日产液量增加了12m3，平均有功功率下降了14.33kW，起到了显著的节能增产的效果。

表3.2电泵井变频改造效果

5结语

油井变频调速器的调速范围较大，而且改造成本较低，改造后不仅具有明显的节能增产效果，而且减轻了员工的工作强度。但是变频控制部分的改造和检修维护啊的技术难度较高，且长时间处于野外恶劣的作业环境中，不仅对自身的稳定性和可靠性有着较高的要求，而且对操作人员和检修人员的技术水平有着较高的要求。所以在今后的应用和推广中，应密切跟踪和技术分析，创造条件进行现场的测试、分析，并对此技术进行改进和完善。

参考文献：

[1]冯磊，孙宇.变频调速在油田抽油机控制系统中的应用探析[J].中国石油和化工，2016（S1）.

[2]李文强.浅论变频调速技术在油田潜油电泵中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36（13）：118-119.