1 前言

在原油開采過程中，初次采油一般依靠地底壓力讓原油自噴而出；此后由于地下壓力減小，不得不往地下注水將油驅(qū)出，稱二次采油。當前，中國多數(shù)油田處于二次采油晚期，每百噸采出液體中，含水量高達95％，綜合原油采收率只有30％多一些，60％多的石油仍然留在地下無法采出。在實際中多數(shù)采用的是三次采油。

三次采油概述：從地面注入各種驅(qū)油介質(zhì)一各種化學(xué)物質(zhì)、溶劑、熱載體、各種物理方法等進行生產(chǎn)的階段，采收率約為50％～70％。是以開采二次采油階段剩余為目標所采取的各種增加原油產(chǎn)量的措施，包括各種物理及化學(xué)驅(qū)油措施。提高原油采收率是指為增加二次采油階段剩余油產(chǎn)量的各種措施，其意義更加廣泛；還包括如單井吞吐、近井地帶處理以及水平井開采技術(shù)等。聚合物驅(qū)技術(shù)是隸屬于三次采油階段的“提高采收率”技術(shù)中的一種強化采油工藝技術(shù)，通常是在水驅(qū)開發(fā)基礎(chǔ)上進行的，所以又稱為改善水驅(qū)，是向地層注入高粘度的聚合物溶液來大大降低流度比、擴大波及體積、提高驅(qū)油效率從而提高采收率的驅(qū)油工藝。

聚合物驅(qū)三次采油比水驅(qū)提高采收率100％以上，是東部老油田高含水后期保持穩(wěn)產(chǎn)的重要措施之一。大慶油田、大港油田、勝利油田，河南油田開展了聚合物驅(qū)油，大慶油田聚合物驅(qū)年產(chǎn)油量已達1000萬噸以上。聚合物驅(qū)油技術(shù)對保持油田穩(wěn)產(chǎn)起到了重要的作用。尤其是在石油勘探新增儲量十分有限的老油田，因面臨后備儲量嚴重不足、油田產(chǎn)油量逐年遞減、井網(wǎng)加密增加可采儲量十分有限、高含水階段措施難度極大，其增油量已無法彌補油田的遞減的情況下，對于解決“如何保持原油生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)與高產(chǎn)”這一難題時通常優(yōu)先考慮采取的。因此，迅猛發(fā)展的三次采油技術(shù)，為老油田的穩(wěn)產(chǎn)接替和提高采收率展開了廣闊的前景，進行三次采油、提高原油采收率，是減緩中國多數(shù)油田衰老速度、維持中國原油穩(wěn)產(chǎn)、減少中國對國外原油依賴程度的戰(zhàn)略要求。將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于三次采油技術(shù)不但提高了產(chǎn)量，而且具有環(huán)保和節(jié)能性，在油田推廣具有深遠的意義。

2 變頻調(diào)速的工作原理

變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系：n=60×f(1-8)/p，(式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機轉(zhuǎn)差率、電機磁極對數(shù))，通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的；通過改變定子供電頻率f，就可以改變電機轉(zhuǎn)數(shù)n，變頻后的交流電作用于電機，改變電機轉(zhuǎn)數(shù)進而改變電機輸出功率；在調(diào)節(jié)過程中，電機轉(zhuǎn)速大部分時間里都低于額定轉(zhuǎn)速，在頻率調(diào)節(jié)范圍以及改變頻率后電機的特性等方面，都具有明顯的優(yōu)勢。

流量計在獲取流量信號后。送到PID調(diào)節(jié)器，再由PID送入變頻器，由變頻器輸出的信號可以顯示在PID面板上，對PID輸出進行設(shè)定，最終信號去控制電機的轉(zhuǎn)速，既而影響流量，形成了一個閉環(huán)控制系統(tǒng)回路。不但控制精度高、運行平穩(wěn)，節(jié)能效果也非常明顯。

結(jié)合PID調(diào)節(jié)能大大減少電機啟動次數(shù)。現(xiàn)場調(diào)節(jié)注聚量只需對PID進行設(shè)定，根據(jù)配注方案，對PID輸出進行設(shè)定只需一個人幾分鐘就可完成，方便快捷、安全可靠，減輕了工人的勞動強度，提高了工作效率。

采用變頻調(diào)速技術(shù)改變泵的轉(zhuǎn)速來控制現(xiàn)場過程參數(shù)，要比采用閥門調(diào)節(jié)更為節(jié)能，設(shè)備運行工況也將得到明顯改善。

3 變頻調(diào)速技術(shù)在聚和物驅(qū)油系統(tǒng)中現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

(1)2006年4月我廠在古城油田的B123區(qū)塊建成并投用聚和物驅(qū)油系統(tǒng)。注聚系統(tǒng)90％以上的用電量消耗在注聚泵電機上。B123區(qū)注聚站有注聚泵14臺。2006年5月7日-5月22日設(shè)備調(diào)試運行期間，對G2505、G2506、G2705、B123-3、G2407、5口井進行了現(xiàn)場測試。在注入壓力，注入量都不變的情況下。這5口井用工頻運行平均單井有功功率為9.86K'W，改為變頻運行平均單井有功功率為7.98KW，有功功率降低了1.88KW，平均單井日節(jié)電45.09KW.H，節(jié)電效果明顯。從B123區(qū)注聚站應(yīng)用的14臺變頻器使用情況分析，平均單井日節(jié)電45.09KW.H，全站14臺變頻器每年可節(jié)電23.05萬KW／H。電費按0.72元／KW.H計算，全站14臺變頻器每年可節(jié)約電費16.59萬元。

(2)注聚泵采用工頻運行依靠調(diào)節(jié)旁通閥門的開度控制泵排量，無法有效地解決注聚泵排量和注聚區(qū)塊實際需要注入量的矛盾，無法保證注入濃度和實現(xiàn)聚合物溶液的連續(xù)注入。

將變頻調(diào)速技術(shù)，流量計及PID控制技術(shù)結(jié)合應(yīng)用在注聚-泵上；實現(xiàn)了自動控制，運行平穩(wěn)，提高了注入聚合物設(shè)計量和注聚區(qū)塊實際需要量的精確注入計量，保證了聚合物注入濃度和聚合物溶液的連續(xù)注入；提高了注聚效率，為降水增產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。

(3)電機直接啟動，啟動沖擊電流大，機械沖擊大、電氣保護差；這對管路、泵體和閥門的密封性能形成威脅和破壞；影響設(shè)備使用壽命，增加了設(shè)備的故障率。而變頻控制穩(wěn)定的軟起動功能降低了電機起動電流，減小了起動沖擊電流對供電電網(wǎng)的影響，起到了優(yōu)化電網(wǎng)的作用。變頻器安裝使用后它的軟起動功能減緩了泵腔、閥體的磨損及泵體、電機等工藝設(shè)備因振動而帶來的隱患和損耗，延長了設(shè)備使用壽命；減少了設(shè)備故障停機率。采用變頻調(diào)速技術(shù)設(shè)備機械磨損小，噪音明顯下降；減少了閥門、泵體、電機等相關(guān)設(shè)備的維護、修理、更換等工作量，降低了工人的勞動強度。

(4)該系統(tǒng)經(jīng)過半年多的運行，變頻器運行穩(wěn)定，已有20多口井受益，部分井綜合含水下降1％～4％，產(chǎn)量有所上升。同時使設(shè)備維護、維修費用居高不下，能源浪費和設(shè)備損耗等；困擾注聚站節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本的難題得到解決。

4 結(jié)束語

雖然變頻器初次安裝費用較高，但是變頻調(diào)速技術(shù)在改善設(shè)備運行工況，提高系統(tǒng)的安全性、可靠性、延長設(shè)備使用壽命、降低勞動強度、提高工作效率、節(jié)能降耗等方面有著很大的潛在的優(yōu)勢。我廠是能耗單位，因此，隨著應(yīng)用范圍的不斷擴大，其潛在的綜合效益將會得到充分的體現(xiàn)。