夏新躍

(中國(guó)石油化工股份有限公司西北油田分公司采油二廠，新疆輪臺(tái)841604)

某油田為奧陶系縫洞型碳酸鹽巖油藏，由于油質(zhì)稠，采用套管摻入稀油方式降黏生產(chǎn)[1-7]，為有效舉升地層液量，選用舉升能力強(qiáng)、排量大的潛油電泵開(kāi)采[8]。為了滿足油井供液變化，地面配套潛油電泵專用變頻器用于控制生產(chǎn)。在油井穩(wěn)定生產(chǎn)階段，人工調(diào)整變頻器頻率即可實(shí)現(xiàn)電泵生產(chǎn)所需排量。隨著油井生產(chǎn)復(fù)雜化，現(xiàn)有變頻器控制方式難以滿足生產(chǎn)需求，主要表現(xiàn)為油井出砂、含水波動(dòng)、稀油和稠油混配不均，造成電流間斷性尖峰波動(dòng)，經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)載保護(hù)停機(jī)[9]。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)129口生產(chǎn)井中29口井均不同程度出現(xiàn)電流波動(dòng)，頻繁異常停機(jī)，降低了電器絕緣性能，造成稀油和稠油浪費(fèi)，增大電泵管理難度；頻繁啟停電泵導(dǎo)致保護(hù)器頻繁呼吸，保護(hù)器提前失效，增大了檢電泵風(fēng)險(xiǎn)[10]。因此，急需改進(jìn)現(xiàn)有變頻器控制方式，降低電流波動(dòng)造成的油井管理難度。

1 解決方案

電泵電流波動(dòng)通常是油井中稀油和稠油混配不均造成電流突然異常升高而導(dǎo)致保護(hù)停機(jī)，因此如何及時(shí)降低電流峰值，避免電泵停機(jī)成為改造的首要因素。通過(guò)方案對(duì)比及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，小幅改造現(xiàn)有變頻器可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制電流的目標(biāo)，即通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)調(diào)頻芯片，達(dá)到自動(dòng)降頻、降電流的目的，減少了電泵停機(jī)甚至檢電泵風(fēng)險(xiǎn)。

在現(xiàn)有變頻器中安裝自動(dòng)調(diào)頻芯片，設(shè)定1個(gè)合理電流值，當(dāng)油井因出砂、含水、摻稀不穩(wěn)造成電流波動(dòng)值超過(guò)設(shè)定電流值時(shí)，變頻器自動(dòng)下調(diào)頻率，降低電機(jī)輸出功率，直至運(yùn)行電流在設(shè)定電流值以下；當(dāng)電流運(yùn)行平穩(wěn)后，變頻器自動(dòng)恢復(fù)原頻率，實(shí)現(xiàn)降頻、降電流，避免了停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。自動(dòng)調(diào)頻芯片工作原理如圖1所示。

圖1 自動(dòng)調(diào)頻芯片工作原理示意

以TH122X1井為例，該井油質(zhì)稠，黏溫拐點(diǎn)深，稀油稠油混配效果差，電流在25～50 A時(shí)頻繁波動(dòng)，造成電泵頻繁停機(jī)。為降低管理難度，在該井實(shí)施自動(dòng)調(diào)頻芯片試驗(yàn)，設(shè)定合理電流值為40 A，當(dāng)運(yùn)行電流超過(guò)40 A則頻率自動(dòng)下調(diào)2 Hz，降低了電機(jī)輸出功率，減少了電泵負(fù)載，確保電流在25～40 A波動(dòng)，改造后異常停機(jī)次數(shù)明顯減少，有效提升了生產(chǎn)時(shí)效。該井應(yīng)用自動(dòng)調(diào)頻芯片前后電流對(duì)比曲線如圖2所示。

2 應(yīng)用效果

自動(dòng)調(diào)頻芯片主要用于電流間斷性尖峰波動(dòng)使停機(jī)頻次高的超稠油區(qū)塊井，表現(xiàn)為含水波動(dòng)、稀油稠油混配不均造成電泵電流波動(dòng)大，已在11口井現(xiàn)場(chǎng)安裝自動(dòng)調(diào)頻芯片，主要取得效果見(jiàn)表1所列。

1)通過(guò)自動(dòng)降頻方式，有效降低異常電流峰值，月均減少停機(jī)18井次，避免檢電泵3井次。

2)自動(dòng)調(diào)頻芯片確保電泵穩(wěn)定生產(chǎn)，有效提高生產(chǎn)時(shí)效，增加產(chǎn)量1 140 t，減少稀油浪費(fèi)3 500 t。

3)自動(dòng)調(diào)頻芯片投入少、產(chǎn)出大，11口井投入費(fèi)用約2.2萬(wàn)元人民幣，產(chǎn)出效益401萬(wàn)元人民幣。

圖2 TH122X1井應(yīng)用自動(dòng)調(diào)頻芯片前后電流對(duì)比曲線示意

類 別井 號(hào)產(chǎn)液/t產(chǎn)油/t含水,%摻稀/t稀稠比改造前月停機(jī)次數(shù)/次改造后月停機(jī)次數(shù)/次混配不均TH123X138380912.410TH123X227270953.510TH122X124240602.510TH121X113130604.620TH123X326260451.710含水波動(dòng)TH122X231875395.020TH122X3373311621.910TH123X4161038373.720TH123X516944374.120TH122X4211528241.631TH103X1291258635.241合計(jì)11口278215236132.9202

3 結(jié)束語(yǔ)

1)自動(dòng)調(diào)頻芯片解決了現(xiàn)有變頻器無(wú)法自動(dòng)調(diào)頻的缺陷，滿足了復(fù)雜油井生產(chǎn)需求，改造成本低，有利于采油廠降本增效。

2)自動(dòng)調(diào)頻芯片確保電泵在設(shè)定合理電流值下生產(chǎn)，降低現(xiàn)場(chǎng)管理難度，月均減少停機(jī)18井次，避免檢電泵3井次。

3)自動(dòng)調(diào)頻芯片確保電泵穩(wěn)定生產(chǎn)，有效提高生產(chǎn)時(shí)效，增加產(chǎn)量1 140 t，減少稀油浪費(fèi)3 500 t。