電泵變頻技術(shù)在油井中的應(yīng)用

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1、電泵變頻技術(shù)在油井中的應(yīng)用[摘要]潛油電泵是油田重要的采油設(shè)備之一，它以產(chǎn)量高、便于管理，是原油上產(chǎn)的主要增產(chǎn)措施。但潛油電泵在工作中存在著運(yùn)行壽命短、穩(wěn)定性差、能耗高、運(yùn)行效率低、維修費(fèi)用高等缺點(diǎn)。把變頻技術(shù)應(yīng)用于潛油電泵，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，根據(jù)井下工況，使機(jī)組在最佳工作點(diǎn)工作，達(dá)到延長機(jī)泵使用壽命，提高運(yùn)行效率，增產(chǎn)節(jié)能的效果?！　關(guān)鍵詞]潛油電泵；變頻技術(shù)；研究；應(yīng)用效果　　：R197.1：A：1009-914X（2013）16-0229-01　　1、前言　　在生產(chǎn)中，潛油電泵受到高溫、高壓、腐蝕、氣蝕和地層能量等井下工況的影響，加上地面供電系

2、統(tǒng)電壓波動(dòng)較大和機(jī)組本身匹配性較差，造成機(jī)泵運(yùn)行壽命短、泵效低、能耗高、無法自動(dòng)控制井下液位及壓力，使電泵機(jī)組不能在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，在一定程度上已經(jīng)成為制約油田經(jīng)濟(jì)效益的重要因素之一。但隨著自動(dòng)控制、電子新技術(shù)結(jié)合變頻技術(shù)對潛油電泵的控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，可以提高其生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、減少維修費(fèi)用的功效?！　?、潛油電泵變頻器設(shè)計(jì)方案　　近年來，交流變頻技術(shù)在調(diào)頻范圍、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、調(diào)速精度、低頻轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、智能控制等方面較以往的交流調(diào)速方式發(fā)展較快，其主要設(shè)備具有體積小、通用性強(qiáng)、使用領(lǐng)域廣、保護(hù)功能完善、可靠性強(qiáng)、節(jié)能效果好、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)?！?/p>

3、　2.1變頻調(diào)速器工作原理　　異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與供電電源的頻率成正比，其關(guān)系式為：n=60f（1-s）/p　　式中：n---異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；s——轉(zhuǎn)差率，%；f----頻率，Hz；p----極對數(shù)，個(gè)?！　∮梢陨详P(guān)系式看出，由于轉(zhuǎn)差率s變化不大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與供電頻率f成正比。因而可以通過改變供電電源的頻率，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速?！　?.2潛油電泵控制系統(tǒng)的組成　　潛油電泵變頻控制系統(tǒng)由變頻器、保護(hù)及控制單元、波形處理單元組成（見圖1）?！　?、潛油電泵變頻器在電泵控制方面的功能　　3.1軟啟動(dòng)功能　　變頻器在工作狀態(tài)下，在啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)，

4、隨著頻率的逐漸遞增，緩慢、平穩(wěn)的啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。在整個(gè)軟啟動(dòng)過程中，不存在工頻啟動(dòng)電機(jī)時(shí)的大電流、高電壓沖擊現(xiàn)象，有效的保護(hù)了井下電機(jī)和電纜。　　3.2穩(wěn)壓保護(hù)功能　　由于電泵井的泵掛普遍較深，動(dòng)力電纜線路壓降較大，加上電X電壓的波動(dòng)和異常，以及井底高溫高壓環(huán)境，極易燒毀電機(jī)和導(dǎo)致機(jī)械故障。變頻器可自動(dòng)控制輸向電機(jī)的端電壓。如發(fā)生過電壓時(shí)，變頻器可自動(dòng)穩(wěn)壓處理；發(fā)生前電壓時(shí)，變頻器可自動(dòng)沿V/F曲線降頻處理，始終能保持電機(jī)工作在正常電壓勵(lì)磁狀態(tài)，從而減少井下機(jī)組的故障次數(shù)?！　?.3軟失速功能　　當(dāng)井下電泵發(fā)生卡泵時(shí)，工頻供電會(huì)瞬時(shí)加大電機(jī)轉(zhuǎn)矩電流，如

5、不能解卡，則會(huì)導(dǎo)致電機(jī)故障。變頻器的軟失速功能可以控制機(jī)組轉(zhuǎn)矩不超過額定水平，并且可以在變頻器上進(jìn)行反轉(zhuǎn)電機(jī)操作，反轉(zhuǎn)吐砂，確保電泵機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)。　　3.4控制功能　?。?）手動(dòng)控制。在地面上可人為手動(dòng)控制變頻器輸出頻率輸出范圍，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速、電泵排量，達(dá)到正常生產(chǎn)、節(jié)約能源的目的?！　。?）轉(zhuǎn)矩電流控制。使用轉(zhuǎn)矩電流控制可以控制電泵井液面。其原理見圖H為井深，h2為液面高度，則井液提升高度為h1=H-h2。當(dāng)h2減少時(shí)，電機(jī)提升井液的高度h1會(huì)增加，電機(jī)轉(zhuǎn)矩電流也會(huì)相應(yīng)增加，利用轉(zhuǎn)矩電流可構(gòu)成閉環(huán)控制，使電機(jī)轉(zhuǎn)速減慢，電泵排量降低，h2逐步恢

6、復(fù)原有水平，達(dá)到平衡。　?。?）間歇控制。對液面較深、供液能力差的井，利用高、低頻供電自動(dòng)循環(huán)方式，給電機(jī)供電；在電泵井液面較深時(shí)，電機(jī)低速運(yùn)行，電泵井能逐步恢復(fù)液面，并節(jié)約大量電能。當(dāng)電泵井液面上升到一定高度時(shí)，電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，電泵井正常生產(chǎn)排液，達(dá)到電泵井不停井運(yùn)行的目的?！　?、潛油電泵變頻技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用效果及評價(jià)　　目前我礦開電泵井83口，占全礦油井生產(chǎn)井?dāng)?shù)的26.7%，而電泵井產(chǎn)量卻占總井產(chǎn)量的53.3%，所以電泵井的正常生產(chǎn)與否，對穩(wěn)定原油產(chǎn)量起到了至關(guān)重要的作用。自2011年始，潛油電泵專用變頻器相繼在我礦11口電泵井上安裝運(yùn)行，取得了一

7、定的效果，專用變頻器具有較完善的保護(hù)功能，如：過壓、欠壓、過流、短路、缺相、溫升過高等多種保護(hù)；過載能力：150%，1分鐘；輸出頻率2～50HZ連續(xù)可[摘要]潛油電泵是油田重要的采油設(shè)備之一，它以產(chǎn)量高、便于管理，是原油上產(chǎn)的主要增產(chǎn)措施。但潛油電泵在工作中存在著運(yùn)行壽命短、穩(wěn)定性差、能耗高、運(yùn)行效率低、維修費(fèi)用高等缺點(diǎn)。把變頻技術(shù)應(yīng)用于潛油電泵，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，根據(jù)井下工況，使機(jī)組在最佳工作點(diǎn)工作，達(dá)到延長機(jī)泵使用壽命，提高運(yùn)行效率，增產(chǎn)節(jié)能的效果?！　關(guān)鍵詞]潛油電泵；變頻技術(shù)；研究；應(yīng)用效果　?。篟197.1：A：1009-914X（2013

8、）16-0229-01　　1、前言　　在生產(chǎn)中，潛油電泵受到高溫、高壓、腐蝕、氣蝕和地層能量等井下工況的影響，加上地面供電