劉國權(quán)（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

近年來，油田持續(xù)應用節(jié)能新技術(shù)、新設(shè)備，提高了節(jié)能設(shè)備挖潛的技術(shù)水平，其中變頻調(diào)速設(shè)備在油田生產(chǎn)中表現(xiàn)出較好的適應性，在油田設(shè)備更新過程中得到廣泛應用。以XX 區(qū)塊為例，由于該區(qū)塊處于聚驅(qū)開發(fā)受效后期，調(diào)參工作頻繁[1]，在該區(qū)塊246 口井上安裝了變頻設(shè)備157 口，為了更好的利用變頻設(shè)備實現(xiàn)節(jié)能降耗，針對該地區(qū)開展變頻器調(diào)參管理節(jié)能實踐，具有較好的經(jīng)濟意義[2]。

1 變頻器工作原理

變頻器是通過改變電動機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。主要工作原理（圖1）：輸入側(cè)工頻交流電源經(jīng)整流電路轉(zhuǎn)換成直流電，直流電經(jīng)中間電路濾波后送到逆變電路；控制電路主要是產(chǎn)生驅(qū)動脈沖，控制逆變電路將直流電轉(zhuǎn)換成頻率可變的交流電。

2 變頻器調(diào)參節(jié)能試驗

通過現(xiàn)場變頻器使用情況反映，現(xiàn)場調(diào)參方便，減少了調(diào)參換皮帶輪時間和措施工作量[3]。但是變頻調(diào)小參數(shù)節(jié)能包括調(diào)小參數(shù)和變頻器節(jié)能兩方面[4]，為確定變頻器節(jié)能效果和摸索調(diào)參方法，在XX區(qū)塊S1井采取同工況改變變頻器頻率能耗測試，首先采用輪徑4 次進行試驗，再采用5 次輪進行試驗，同參數(shù)變頻節(jié)能測試見表1。

對比 4 次輪 50 Hz 與 5 次輪 38.9 Hz 同沖次情況下，變頻器節(jié)電4.06 kWh；對比4 次輪37.5 Hz 與5 次輪30 Hz 同沖速情況下，變頻器節(jié)電5.11 kWh。對比4和5次輪50 Hz情況下工頻運轉(zhuǎn)能耗較低。通過同參數(shù)情況下，得出兩點結(jié)論：一是工況允許情況下，變頻器頻率越低，節(jié)能效果越明顯的認識；二是變頻器在50 Hz條件下運行，應使用工頻生產(chǎn)。

圖1 變頻器基本原理

表1 同參數(shù)變頻節(jié)能測試

3 現(xiàn)場變頻器調(diào)參節(jié)電管理實踐

3.1 措施方案

據(jù)現(xiàn)場變頻調(diào)參經(jīng)驗，變頻器調(diào)小頻率可降低電源頻率，相當于使用小一級電動機，同時能夠提高功率因數(shù)[5]；但由于變頻器的工作頻率范圍是20～60 Hz，電動機額定頻率為50 Hz，因此，電動機不宜在過低頻率[3]和高頻率下運轉(zhuǎn)，頻率過低速度太低散熱不好，易燒電動機；頻率過高磨損加大，扭矩降低。按照上述思想，結(jié)合該區(qū)塊單井情況和拖動設(shè)備應用情況，采取同井號工頻條件換電動機皮帶輪調(diào)參，變頻條件采取變頻調(diào)參，變頻配合皮帶輪調(diào)參三種措施，對比現(xiàn)場調(diào)參的節(jié)電效果，摸索更經(jīng)濟合理的變頻調(diào)參方法。

3.2 措施井效果及分析

據(jù)統(tǒng)計，x1 井日產(chǎn)液12.4 t，泵徑44 mm，沖程2.5 m，沖次6 次/min，理論排量32.85 t/d，泵效37.75%，測試功圖顯示供液不足（圖2）[6]，有功功率曲線顯示存在負功（圖3）[7]，電動機為普通三項異步電動機，皮帶輪為6次輪，控制柜為變頻調(diào)速裝置[8]，日能耗143.59 kWh。結(jié)合地面參數(shù)情況，有下調(diào)余地[9]，計劃調(diào)整為4 次輪，按照措施方案實施以下調(diào)參節(jié)能管理措施。具體措施及效果見表2、調(diào)后有功功率曲線見圖4。

圖2 測試功圖

措施井效果分析：在相同工況下，利用變頻裝置實施參數(shù)調(diào)整，調(diào)參節(jié)電效果比較明顯。其中沖次為4次/min情況下，運用4次輪進行50 Hz變頻和工頻條件下電量消耗對比，變頻器日耗電多2.4 kWh；應用5、6、7.5次輪電量都有不同程度下降，證明在皮帶輪大小（考慮皮帶包角、機型）允許的情況下，變頻可在20～50 Hz范圍內(nèi)，選擇低頻大輪運轉(zhuǎn)方法，充分發(fā)揮變頻效果，且調(diào)參后功率曲線有所改善，電動機輸出功率趨于平緩狀態(tài)[10]，也有一定的節(jié)電效果。以應用5 次輪頻率34 Hz 和7.5 次輪頻率27 Hz 對比，單井日耗電9.1 kWh，節(jié)電率為8.16%，按照電價0.637 1元/kWh計算，日節(jié)約費用5.79元/d。XX區(qū)塊有變頻設(shè)備157口井，按大輪小參的參數(shù)優(yōu)化方式，節(jié)電率按照8%計算，年可節(jié)約電量50.37×104kWh，可節(jié)約電費32.09 萬元。

圖3 調(diào)前有功功率曲線

表2 具體措施及效果

圖4 調(diào)后有功功率曲線

4 結(jié)論與認識

1）在相同工況下，針對應用變頻器的井，按照大皮帶輪低頻率的參數(shù)優(yōu)化方式，在不改變參數(shù)的前提下，能夠達到較好的節(jié)電效果，節(jié)電率可達到8%左右。

2）在參數(shù)調(diào)整過程中，使用變頻器實施參數(shù)調(diào)整，按照變頻的頻率工作范圍20～50 Hz，應盡量使用低頻率生產(chǎn)，降低電動機自身損耗實現(xiàn)節(jié)能。

3）針對存在負功嚴重井，對比工頻和變頻情況下的單井能耗，變頻器正常運轉(zhuǎn)情況行下較工頻運轉(zhuǎn)能耗高，因此，建議存在負功嚴重井采用工頻生產(chǎn)，待負功消除后恢復變頻生產(chǎn)。