0 导言
胜利油田孤东采油厂现有油井2 671 口，开井2 100 余口，日产液量12.2 万余t，均匀含水94%，年产原油260 多万t，跟着油田的深化开发，高品质的整装区块日益阑珊，低浸透低功率区块的份额逐步添加，现在低浸透区块的稠油年产量为98 万t。全厂约有10%的油井存在严峻的供液缺乏，油井液面逐年下降，产液量下降，电耗添加，特别是稠油井更是存在着油井体系功率低，能耗高，挖掘本钱高，动力糟蹋现象严峻等问题。针对油井供液缺乏、油井液面低、产液量少的问题，国内各油田遍及选用油井螺杆泵采油工艺替代传统的游梁式抽油机出产工艺，但不少油井特别是稠油井仍不能满意螺杆泵抽油设备的出产工艺要求，存在油泵空抽、能耗高的问题，为此，在油田螺杆泵抽油设备上运用变频调速操控技能来优化操控螺杆泵的转速，以确保螺杆泵作业在适宜的运转状况，然后确保油井接连抽油，并到达进步油井体系的运转功率，节省电能的意图。
1 变频调速作业原理
变频器是一种先进的节电设备，其主要作业原理是经过对电源的频率的改动，来改动电机的转速，然后调整电机的输出功率，根本的作业流程信号如图1 所示。变频器运用过程中对信号的作业办法可分开环操控、闭环操控两种，其间开环操控作业原理如图2所示，闭环操控作业原理如图3所示。
在油田螺杆泵井上运用变频调速技能操控计划能够选用开环操控(手动)办法，也能够选用闭环操控(主动)办法，以及选用开环操控与闭环操控相结合的办法，在体系中设置手动和主动切换开关的办法，以满意现场出产作业的需求。
2 变频操控现场运用技能计划
2.1 开环操控运用技能计划
该计划的螺杆泵电动机由变频调速操控柜上的电位器来操控其运转。油井管道上不设备流量，流量检测选用人工守时检测，操作人员依据油井供液状况，经过人工调理5 k赘的电位器来调理变频器的输出频率，操控油井螺杆泵的排量，然后完成油井不间断接连抽油，避免油井螺杆泵空抽，到达节能降耗和油井出产平稳运转的意图。
2.2 闭环操控运用技能计划
该计划的螺杆泵电动机由变频器依据螺杆泵原油管道的流量来主动操控其运转。螺杆泵油管出口管道上设备带4耀20 mA 模拟信号输出的流量阀，经过它将流量信号传给变频器，变频器把该流量模拟信号作为输出的反应信号。变频器在接纳流量反应信号后与变频器设定值进行比较，之后选用PID调理操控算法，经过变频器输出频率的改动来主动调理操控螺杆泵的排量，到达节能降耗和油井出产平稳运转主动操控的意图。流量反应值高时阐明井下可抽油量足够，变频器进步螺杆泵转速以增大抽油才能，流量反应值低时阐明井下油量少供液缺乏，变频器会下降螺杆泵转速，直到下降必定低值，确保不间断接连抽油。
依据现场运用实验，变频器最低输出值应操控在25 Hz，因为抽油机转速太低，会导致地泵效严峻下降，直接影响节能降耗效果。一起，变频器依据外部发动信号和模拟信号来操控起停和运转状况，然后完成对螺杆泵的全面维护。
2.3 开环操控和闭环操控相结合的技能计划
该计划是将开环操控技能计划和闭环操控技能计划结合于一体，并在操控体系中加入手动和主动切换开关，现场实践运转时选其间的一种运转办法，它既便于现场电器、电路检修，又能确保正常出产接连运转，当其间一种运转办法呈现毛病时，能够切换到另一种运转办法下运转。
3 变频调速技能现场运用状况
自2005 年7 月以来先后在孤东采油厂新滩油田KD701# 油井、KD701-1# 油井和KD44X1 油井螺杆泵抽油设备上各运用了ABB 型号为ACS400 的30 kW 小功率变频器2 台和VF-A5P型30 kW小功率变频器1 台，选用一控一的现场操控工艺办法。三者均选用开环操控办法。设备前后的运转状况如表1 所列。
由表1 中可看出3 台变频器输出频率均在30Hz左右，节电效果显著。表2、表3 和表4 分别是油井KD701#、KD701-1#和KD44X1运用变频调速技能前后的各数据比照表。
在油井螺杆泵上设备变频器后，电机作业电流大幅下降，电机输入功率也大幅下降，功率因数随之进步，节电效果显着，体系功率也大幅进步，均匀日耗电量下降325 kW·h。值得指出的一点是泵效有所下降，但这是正常现象，因为电流频率下降之后，电机和泵不能在规划工况下运转，效果不能最佳，因而泵效有所下降，但节电效果显著，3台在用泵机组归纳节电率可达35%以上，3 台在用变频器年节电达118 800 kW·h 以上。由此可见变频调速技能在油田油井螺杆泵上的运用既可为处理因地层供液缺乏而形成的空抽现象，这给下降能耗供给了一个好的处理办法，又可满意油田出产接连运转的作业需求，且延伸了油井出产设备的运用寿数。
4 油井螺杆泵运用变频器的长处
1)选用变频器调理螺杆泵转速，能够进步采油体系功率，削减机械毛病，延伸抽油设备设备运用寿数，确保油井机采体系高效运转。
2)选用油井防抽暇维护设备，能有用处理油井因地层供液缺乏形成抽油机空抽而损坏抽油设备的问题，确保油井接连出产平稳运转。
3)体系操作简略，功用牢靠。变频调速操控体系与螺杆泵抽油设备同步运转，不用进行特别调理，整个操控操作体系安稳牢靠，毛病率低。
4)具有油井螺杆泵软启、软停和维护功用。因为螺杆泵管道内的流质含量成分杂乱，具有变转矩负载特性的变频器的软启、软停功用能够削减对抽油杆的冲击，对稠油、结腊、沙卡等形成的堵转过载等状况都能有用地进行维护停机，以维护电动机及机械设备，削减修理量，避免断杆。变频器对过压、欠压、过载、短路及电动机失速都能牢靠地维护，对延伸电动机的寿数，削减设备磨损等都具有很好的效果。
5)延伸密封组件的运用寿数，下降停机修理率，节省很多的维护费用，一起还可添加油井变压器的容量，节省变压器容量费用。
5 归纳效益点评
1)运用变频调速技能后，节能效果显著。从孤东采油厂新滩油田KD701#、KD701-1# 和KD44X1油井油气出产工艺流程中运用的3 台变频器状况来看，油井均匀体系功率显着得到进步，运用4 年多来累计节省电能达462 890 余kW·h，以0.65元/kW·h价格核算，则已完成累计节省电费达30多万元。
2)延伸了设备运用寿数，削减设备毛病修理作业量。从现场运用状况看，运用变频调速技能后，不光大大节省了动力，并且有用地削减了设备的修理维护费用。因为油气混输螺杆泵完成低速旋转后，油气混输螺杆泵发动电流小，对供电电网的冲击波减小，对整条电网其他用电设备也大有优点，选用变频调速技能后，泵的修理次数大大下降，进步了油气混输螺杆泵的完好率，一起也节省了油气混输螺杆泵易损件的修理费用。
3)下降了油井油气出产工艺的噪音污染，有用地改进了员工的作业环境，削减了工作损害。
4)供液缺乏油井出产过程完成变频调速操控，确保了出产过程的平稳运转，满意了油井接连出产不间断运送，特别是冬天气温低接连出产长距离接连运送避免管道阻塞的工艺要求。
5)进步了油井油气出产过程的主动化管理水平和企业的经济效益，特别对稠油区块低浸透油田的出产开发供给了杰出的经历。
6 结语
在油井螺杆泵上运用高功用的变频调速操控技能，能够协助油田开发企业在采油出产环节上削减很多的开发本钱和电能费用，具有杰出的推广运用价值。
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