變頻調(diào)速技術(shù)在油田潛油電泵中的應(yīng)用

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1、變頻調(diào)速技術(shù)在油田潛油電泵中的應(yīng)用孫瑩瑩（大慶油田力神泵業(yè)有限公司黑龍江大慶1630000）摘要：潛油電泵作為一種比較先進(jìn)的機(jī)械采油設(shè)備，在油㈩內(nèi)廣泛的應(yīng)用,并在實(shí)踐中得到不斷完善和發(fā)展，目前變頻器控制逐步取代了定頻控制，能夠有效的控制潛油電泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使?jié)撚碗姳玫呐帕颗c油井供液相匹配，在油井供液不足時(shí)，潛油電泵的轉(zhuǎn)速自動(dòng)下降。達(dá)到潛油電泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，避免頻繁啟、停對(duì)電泵機(jī)組、電纜的損害，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和延長(zhǎng)電泵井檢泵周期的目的。關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速；潛油電泵；油田應(yīng)用油田潛油電泵釆油技術(shù)屬于二次釆油技術(shù)，它異有采油作業(yè)面占地少、施工操

2、作簡(jiǎn)單、排液量大、采油效率高等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于油㈩開(kāi)發(fā)中后期的高含水油井，是油田一種重要的采油設(shè)備，在國(guó)內(nèi)外各油田均廣泛應(yīng)用。針對(duì)潛油電泵過(guò)去使用中存在的諸多問(wèn)題，提出了采用中壓變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用解決方案，介紹了中壓變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的工作原理、性能特點(diǎn)1.變頻器工作原理變頻調(diào)速器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷工作將工頻電源變換成另一頻率的電能控制裝置。變頻調(diào)速技術(shù)的基木原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。即使考慮調(diào)速裝置木身的損耗等因素，在電動(dòng)機(jī)前加裝變頻器，節(jié)電也是

3、相當(dāng)可觀的。目前應(yīng)用得最廣泛的是交-直-交變頻器。變頻器的工作過(guò)程是：先將電源的三相（或單項(xiàng)）交流電經(jīng)整流橋整流成直流電，又經(jīng)逆變橋把直流電逆變成頻率任意可調(diào)的三相交流電。其中，變頻的核心部分是逆變電路。1.中壓變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)(1)變頻器具備軟啟動(dòng)功能，平滑啟動(dòng)，消除啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流，啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)電流可限制在其額定電流的150%之內(nèi)。在啟動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨著頻率變化而接近同步狀態(tài)升速，故反電勢(shì)及沖擊電流很小，絕緣易受破壞的問(wèn)題出現(xiàn)幾率較低。對(duì)電潛泵井進(jìn)行變頻改造后，實(shí)現(xiàn)了電潛泵的軟啟動(dòng)、軟停車,有效保護(hù)了電潛泵與電

4、纜。(2)節(jié)能效果明顯，節(jié)電率高達(dá)20%?60%。無(wú)論重載或輕載，系統(tǒng)的功率因數(shù)均較高，尤其在小負(fù)載狀態(tài)，無(wú)功功率大大減小，提高功率因數(shù)及電網(wǎng)供電能力，具有明顯的節(jié)電效果。(3)通過(guò)調(diào)節(jié)頻率可方便調(diào)節(jié)油壓，避免了電潛泵在高壓下長(zhǎng)期運(yùn)行。可按汕井當(dāng)前狀況調(diào)節(jié)出汕量，使汕井工作在最佳狀態(tài)。(4)微電腦智能控制，自動(dòng)適應(yīng)，自動(dòng)跟隨，無(wú)需人工調(diào)整，亦可組成壓力、溫度閉環(huán)系統(tǒng)，提高自動(dòng)化程度及實(shí)現(xiàn)最佳控制。采用變頻調(diào)速后，對(duì)于富汕汕井，可以增產(chǎn)；對(duì)于貧油油井可以做到連續(xù)生產(chǎn)且減少停井次數(shù)并達(dá)到節(jié)能的目的；對(duì)含砂油井，可以減少卡泵次數(shù)，并

5、可反轉(zhuǎn)排砂，延長(zhǎng)電泵壽命；對(duì)于含氣汕井，可提高轉(zhuǎn)速減少汕氣分離不佳所致的氣鎖現(xiàn)象出現(xiàn)而增產(chǎn)增效；對(duì)于含蠟汕井，可減少結(jié)蠟、結(jié)垢而降低管路堵塞次數(shù)；對(duì)于稠汕汕井，可低速大功率運(yùn)行，減少停井次數(shù)并獲得可觀的節(jié)能效果。(5)減少電動(dòng)機(jī)發(fā)熱及運(yùn)動(dòng)部件的磨損程度，有效延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)使用壽命，降低維修成本?？裳娱L(zhǎng)電潛泵壽命，節(jié)約油井維修、維護(hù)費(fèi)用，使電泵機(jī)組在最佳工況下運(yùn)行，大大提高了電潛泵采油系統(tǒng)的效率，在降低故障率的同吋提高工作效率。潛汕電泵通過(guò)采用中壓變頻調(diào)速控制技術(shù)，使電潛泵的平均維修周期由原來(lái)的3至6個(gè)月，延長(zhǎng)到1至2年，大大地提高

6、了汕井的采汕吋率，節(jié)省了大量的維修費(fèi)用。(1)控制系統(tǒng)具有欠載保護(hù)功能，大大提高了油泵和電動(dòng)機(jī)工作壽命，比較適合汕田生產(chǎn)使用。同時(shí)，由于輸出的電壓波形相較二電平變頻器更接近于正弦，網(wǎng)側(cè)諧波大減，故可以多臺(tái)集中使用，而電網(wǎng)不受影響。(2)變頻器運(yùn)行穩(wěn)定可靠。選用的中壓變頻器采用二極管箝位三電平變頻控制調(diào)速技術(shù)，蘇核心器件采用1700VIGBT,該器件比較成熟，價(jià)格低廉，性能價(jià)格比較高，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在中壓電壓之下是最優(yōu)選擇方案。因此，該控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，故障率低。1.變頻器在潛油電泵井的應(yīng)用大慶油田應(yīng)用較多的另一種采油設(shè)

7、備是潛油電泵，它是井下工作的多級(jí)離心泵，同汕管一起下入井內(nèi)，地面電源通過(guò)變壓器、控制屏和電纜將電能輸送給井下電機(jī)，使電機(jī)帶動(dòng)多級(jí)離心泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，把汕井中液體舉升到地面。由于潛油電泵在地下兩千多米的井底工作，環(huán)境非常惡劣，傳統(tǒng)供電方式一一全壓、工頻使它故障頻繁，運(yùn)行成本大增。一方面，在工頻啟動(dòng)吋，啟動(dòng)電流大，電動(dòng)機(jī)電纜壓降較大，是的啟動(dòng)過(guò)程中反壓較高，絕緣性能降低，每次開(kāi)機(jī)都會(huì)簡(jiǎn)短壽命。潛油電泵損壞后提到地面上修理,僅工程費(fèi)一項(xiàng)就達(dá)5萬(wàn)元，價(jià)值10萬(wàn)元的電纜平均提上放下5次就須更換。電泵平均每10個(gè)月就須維修一次

8、，維修費(fèi)用約8萬(wàn)元，成本較高。另一方面，電泵在正常工作吋，普遍存在著電動(dòng)機(jī)負(fù)載率較低情況，“大馬拉小車”現(xiàn)象嚴(yán)重。電泵功率因數(shù)低，耗電量多。為解決這個(gè)問(wèn)題，電泵應(yīng)能根據(jù)地質(zhì)情況變化，調(diào)節(jié)抽汕量。傳統(tǒng)方式是靠換汕嘴調(diào)節(jié)產(chǎn)量，既造成能量損失又不能精確控制。因而奮必要引入交流變頻調(diào)