趙愛國（大港油田公司第四采油廠，天津 大港 300280）

油井變頻節(jié)能調(diào)控技術(shù)研究與應(yīng)用

趙愛國（大港油田公司第四采油廠，天津 大港 300280）

本篇論文針對油田抽油井井運行中存在倒發(fā)電造成電能浪費，甚至個別引發(fā)倒發(fā)電造成設(shè)備損壞，以及目前目前油井調(diào)控自動化程度低的問題，開展了抽油井變頻節(jié)能調(diào)控技術(shù)的研究，并對所研究成果開展了現(xiàn)場應(yīng)用，取得良好的效果。

變頻;排采;節(jié)能調(diào)控

1 問題的提出

在過去的一、二十年中，各油田都在尋找合適的解決途徑，一是采用不同類型的抽油機(jī)節(jié)能電機(jī)，如高轉(zhuǎn)差率電機(jī)、三相永磁同步電機(jī)等；二是使用節(jié)能配電箱。如定子繞組Y-△轉(zhuǎn)換調(diào)壓、可控硅調(diào)壓、電容器動態(tài)無功補(bǔ)償及靜態(tài)無功補(bǔ)償?shù)龋蝗遣捎锰赜每刂乒窈吞胤N電機(jī)，如交流伺服電機(jī)及其控制技術(shù)、直流調(diào)速電機(jī)及其控制技術(shù)、開關(guān)磁阻電機(jī)及其控制技術(shù)等；四是改變抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)和舉升工藝，如下偏杠鈴式抽油機(jī)、復(fù)式永磁電機(jī)抽油機(jī)、低速大扭矩永磁電機(jī)曳引式抽油機(jī)、液壓抽油機(jī)、大功率低速永磁同步直線電機(jī)抽油機(jī)、數(shù)控往復(fù)式潛油柱塞泵等等。當(dāng)然還有其它新穎、新型、新興的技術(shù)，但大部分還處在試驗階段，在此不再贅述。

對于以上諸多的抽油機(jī)井節(jié)能技術(shù)而言，變頻調(diào)速是目前應(yīng)用最普遍、效果最明顯的節(jié)能技術(shù)，同時也是投資相對較低的節(jié)能方式之一。但是隨著應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，運行年限的延長，問題逐步顯現(xiàn)，除了后期維修不便及諧波污染危害，最重要的問題有兩個方面，第一是目前應(yīng)用在抽油機(jī)井上的大部分變頻器控制柜，在抽油機(jī)倒發(fā)電時電能均通過消耗電阻發(fā)熱消耗，導(dǎo)致部分電能浪費，更有的發(fā)熱嚴(yán)重?zé)龎目刂乒駜?nèi)其他設(shè)備造成油井停機(jī)。第二是變頻調(diào)控均是人工記錄歷史數(shù)據(jù)然后分析，最后進(jìn)行現(xiàn)場變頻操作，這種方式勞動強(qiáng)度大，工作效率低，難以及時發(fā)揮變頻調(diào)控節(jié)能的技術(shù)優(yōu)勢。

2 抽油機(jī)井變頻節(jié)能控制技術(shù)介紹

抽油機(jī)井變頻節(jié)能控制技術(shù)結(jié)合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、儀表技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)，集電氣控制功能、電能監(jiān)測功能、數(shù)據(jù)傳輸功能、以及人機(jī)交互功能于一體，內(nèi)含電能測試分析、抽油機(jī)平衡分析、上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、單機(jī)智能控制單元、平衡調(diào)節(jié)驅(qū)動電路，可完全實現(xiàn)抽油機(jī)的無極平滑調(diào)速、遠(yuǎn)程智能監(jiān)控，提高采油系統(tǒng)的安全性和系統(tǒng)工作效率，達(dá)到節(jié)能降耗，提高效率的目的，可為油田數(shù)據(jù)自動采集、穩(wěn)定連續(xù)排采、排采方式優(yōu)化提供一整套自控解決方案。

2.1 電氣控制部分

變頻器選用了但能量反饋的四象限功能變頻設(shè)備，制動方式不是通過電阻耗能實現(xiàn)，而是通過將能量反饋回電網(wǎng)，這就使得抽油機(jī)的輸入功率得到充分的利用，再加上根據(jù)出油量的多少，合理的調(diào)整抽油機(jī)的工作制度，使抽油機(jī)的系統(tǒng)效率進(jìn)一步提升[1]。

2.2 調(diào)控部分

用于接收服務(wù)器發(fā)來的控制信號并控制抽油機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速、啟動和停止，同時回饋服務(wù)器一個轉(zhuǎn)速信號和故障信號。由于遠(yuǎn)程調(diào)控使用了與本地調(diào)控一樣的模擬量調(diào)速方式，因此該模塊的兼容性非常好。

2.3 調(diào)控策略部分

抽油機(jī)井變頻節(jié)能控制技術(shù)可以通過上位機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)不同的調(diào)控策略，應(yīng)用不同的調(diào)控機(jī)理實現(xiàn)抽油機(jī)的調(diào)控，應(yīng)用實現(xiàn)三種調(diào)控策略：提液調(diào)控、泵充滿度最大化調(diào)控和基于系統(tǒng)效率最大化調(diào)控。

2.4 油井智能監(jiān)控系統(tǒng)

在抽油機(jī)井現(xiàn)場安裝控制柜柜體內(nèi)或獨立控制箱內(nèi)安裝觸摸智能油井?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)控屏，通過在柜體內(nèi)的安裝，現(xiàn)場人員可以根據(jù)可視化窗口，隨時查看油井井況數(shù)據(jù)。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

在大港油田GB3x1井功圖分析泵充滿度。當(dāng)充滿度不高的時候，即示功圖如圖1所示，通過計算可以得到該泵的充滿度為32%。將泵充滿度作為調(diào)控參數(shù)，通過遠(yuǎn)程調(diào)控給抽油機(jī)合理的沖次，結(jié)果該泵的充滿度提高16%，達(dá)到48%，如圖2所示?；诒贸錆M度為被控參數(shù)，再提高充滿度的前提下，合理的自控優(yōu)化其他參數(shù)，實現(xiàn)了油井穩(wěn)產(chǎn)。

圖1 調(diào)控前示功圖

圖2 調(diào)控后示功圖

4 結(jié)語

論文通過分析變頻器在實際使用過程中出現(xiàn)的諸多問題問題，研究形成了一整套抽油井井智能調(diào)控的技術(shù)方法，集成先進(jìn)的電子和通訊技術(shù)，通過安裝更為節(jié)能、優(yōu)質(zhì)的變頻設(shè)備或?qū)υ冾l控制柜進(jìn)行合理的節(jié)能改造，使機(jī)采井系統(tǒng)效率遠(yuǎn)程監(jiān)測和工作制度自動優(yōu)化成為現(xiàn)實，極大減輕了現(xiàn)場工人和技術(shù)人員勞動強(qiáng)度，更好的發(fā)揮了節(jié)能設(shè)備的潛力。

[1]王曉遠(yuǎn)，查宏民，陳益廣，李學(xué)利；基于變頻技術(shù)的新型抽油機(jī)節(jié)能控制器[J];石油機(jī)械;2005年08期.

趙愛國，1971年生。1993年畢業(yè)于新疆石油學(xué)校發(fā)電廠及電力系統(tǒng)運行專業(yè)，現(xiàn)從事石油工程方面工作，工程師。