试议油机采油机变频改造运用

【摘要】本文主要阐述了油田抽油机变频控制的优点、变频改造的难点，传统潜油电泵保护装置、潜油电泵使用变频器的优点，螺杆泵变频调速自动控制系统及其改造后的效果等问题。
【关键词】采油机；变频改造；应用
油田的采油设备较多，如游梁式抽油机、带轮机、螺杆泵、潜油电泵、直线电动机是伴随采油的不同地质条件，经研发人员实地考察，在综合分析各种技术条件下，在科技进步的促进下应运而生的。游梁式抽油机，己使用很久，但大部分油田，90%以上的油井仍使用这种设备。近几年，随着国家节能减排措施的不断推广，在节能、工艺、提效等方面，油田科技人员正不断积极探索，力求有较大的突破。变频器在采油设备上的应用也较多，石油钻井采用交流电动机变频调速装置，抽油机、潜油电泵也需要变频调速装置。我们对抽油机、潜油电泵、螺杆泵变频改造进行分别探讨。

1、油田抽油机变频控制

油梁式抽油机，即“磕头机”，油梁式抽油机在油田中，无论是设备数量还是在规模上都占多数。并且方便安装、易于操作、安全可靠，在采油厂广泛使用。
油梁式抽油机是采用杠杆原理，由电动机带动减速器周期性的旋转，并拖动曲杆作往复运动，把地下的油带出地面，送入输油系统。此设备因其安装于地面，安装、调试方便，应用广泛。然而，在地质条件复杂时，加油质稠、含砂、结蜡较多，有时使用起来较为困难。

1.1工频控制的缺点

原来使用工频直接起动，起动转矩大，对机械的冲击较大，可能发生断杆、卡井、减速机齿轮损坏、烧毁电动机等故障，尤其是油井的中后期，在井液量供液不足时，需要调节冲次，更换带轮或减速箱，较繁琐，危险性较大，工作量也大。
因其油井较深，一般在1km以上，设备起动时转矩要求较大，需要的转矩大约是正常工作时的一倍以上，所以，在设计时采用的动力装置电动机功率要大，而在正常抽油时，负载变轻，需要的转矩就较小，当然存在“大马拉小车”现象。因其在驴头下放时，负载变轻，电动机基本处在自由下放状态，降低了电网的功率因数及电动机的效率，增加了无功损耗，系统效率低下，耗能较大，能源浪费严重。

1.2变频控制的优点

一是可以实现软启动、软停机，对电网无冲击。
二是可通过调节运行频率无级调节抽油机的转速，平滑方便的调节，使系统始终保持平衡，增加泵效，工作处在最佳状态。
三是在变频器输入侧同时接入交流电抗器和直流电抗器的条件下，能提高全功率因数接近1，可以减轻电网及变压器的负担，节能可以达到1/3以上。
四是采用普通电动机就能实现调冲，这是其他方法所不及的。

1.3变频改造的难点

此类变频器较大的难点是在驴头下放时存在发电状态，若处理不当，会向变频器内倒灌形成泵升电压，使变频器的母线电压升高，危及变频器的安全。传统的变频器采用耗能电阻把这一部分能量以热能的形式消耗掉，目前大多数采用回馈的方式，把泵升电压通过处理回送电网，或采用共直流母线方案，使节能效果提高。

2、潜油电泵

潜油电泵采油是油田采油的一种方式。它一般在地下的油井内工作，在某些供液充足、井况较好的油田，多采用潜油电泵这种采油设备，加速采油过程，确保稳产、高产。此系统由地面控制柜和井下电泵组成。

2.1传统潜油电泵保护装置

控制柜设电动机保护装置，有过电压、欠电压、过载、短路等保护功能，因潜油电泵工作于井下油的液面下，全靠油的循环散热，控制柜一定要设置欠载保护，以确保在井内供液不足时停止运转，不使电泵空转而烧毁。
潜油电泵是安置在井下1000m～3000m的电泵设备，工作环境很差，而传统的供电方式 全压、工频更使其故障频繁，运行成本高。采用工频全压启动、恒速运行，有以下弊病：
（1）工频全速运转，在井下液量不富裕时，可能抽空，严重时造成死井。
（2）产生冲击扭矩，损坏机泵结构。
（3）泵突然产生较大吸力，容易吸入砂子，造成卡泵，且无稳压系统和井下液面波动较大，造成电压、电流不稳定，使潜油电动机过励磁或欠励磁，引起故障。
（4）油田供电电压常有波动，使电动机欠励磁或过励磁，经常烧毁电动机。
（5）维修量较大，维护成本高。

2.2潜油电泵使用变频器的优点

基于这些原因，科技人员必须寻求更好的控制方法。变频器具有软启动和调速方便的优点，把此设备投入到潜油电泵的控制电路上，可以取得较好的效果。
（1）低频、低压的软启动，使电网无冲击，电泵转矩降低，可以延长电缆及电泵寿命。
（2）应按井况随时调节电泵转速，使系统在良好的工作状态下运行。节能效果较好，约可以节能15%左右。
（3）电泵工作电压不受电网波动的影响，电动机运行平稳，无脉动现象，变频器能补偿电路电缆的损耗，电动机正常工作。
（4）控制方便，操作简单，各种运行参数清楚、全面。
（5）保护功能齐全。
此类变频器运行比较可靠、稳定的主要有山东新风光电子科技发展有限公司生产的中压潜油电泵变频器，在大庆、胜利等油田使用较多，使用效果良好。

3、螺杆泵

在高粘度、高台砂量的区块，一般采用螺杆泵进行稠油油藏的开采。
螺杆泵既有其柱塞泵的硬特性，又具有离心泵的软特性，能够输送高粘度、高台砂量的原油，适应高气油比、中深低产井原油的需要。
（1）变频调速自动控制系统
变频控制系统包括变频器、主控电路和辅助电路。主控电路由变频控制电路和工频控制电路组成，针对螺杆泵井的生产需要，通过切换变频控制和工频控制部分控制螺杆泵电动机的运行状态。为在变频故障下不影响生产，采用工频旁路，作为变频备用。
（2）改造后的效果
一是螺杆泵变频调速采油工艺技术可以实现变频调速自动控制。二是它具有寿命长、抗干扰能力强、线性范围宽、精度高等优点。三是能提高螺杆泵井的管理水平，为螺杆泵井的安

源于：免费论文www.udooo.com

全运行提供保证。
参考文献
周加胜.采油设备的发展.变频器世界，2008.3
蒋仕民.游梁式抽油机节能技术在河南油田的应用分析.石油天然气学报，2010年