電泵采油井智能軟啟動(dòng)控制柜技術(shù)在埕島油田的應(yīng)用

張 群，李民強(qiáng)

中國石化勝利油田海洋采油廠，山東東營 257237

電泵采油井智能軟啟動(dòng)控制柜技術(shù)在埕島油田的應(yīng)用

張 群，李民強(qiáng)

中國石化勝利油田海洋采油廠，山東東營 257237

埕島油田電泵采油井采用工頻全壓啟動(dòng)方式，由于地下工況的變化，經(jīng)常因電流過大而燒毀電纜、電機(jī)，對電泵機(jī)組及電器設(shè)備造成極大的損害，且維護(hù)困難，維護(hù)費(fèi)用高。本文通過分析埕島油田電泵采油井存在的問題，提出研制軟啟動(dòng)技術(shù)解，對軟啟動(dòng)技術(shù)在電潛泵井的現(xiàn)場應(yīng)用及取得的效果進(jìn)行了分析。

電泵；軟啟動(dòng)；應(yīng)用；效果

埕島油田電泵采油井是通過地面控制屏采取全壓啟動(dòng)，工頻恒速運(yùn)行，由于海洋環(huán)境惡劣，線路損耗大，使得啟動(dòng)電流為正常工作電流的5倍～6倍，對電泵電纜及電機(jī)產(chǎn)生很大的沖擊，嚴(yán)重影響著機(jī)組的使用壽命。

1 電泵生產(chǎn)中存在的問題

1.1 電泵井檢泵周期長，電纜老化，影響機(jī)組壽命

電泵生產(chǎn)時(shí)間越來越長，電纜老化，對地絕緣低的井越來越多。地層供液不足造成欠載停機(jī)而頻繁啟動(dòng)，影響井下機(jī)組的使用壽命；啟動(dòng)電流為正常工作電流的5倍～6倍，對電泵電纜及電機(jī)的沖擊較大，容易對機(jī)組和電纜絕緣造成破壞，尤其是對絕緣低的井危害更大，嚴(yán)重時(shí)甚至造成躺井。

隨著注水開發(fā)的深入，進(jìn)入油田開發(fā)中后期，油井出砂還會加劇。由于出砂導(dǎo)致過載停機(jī)重新啟動(dòng)時(shí)，機(jī)組轉(zhuǎn)軸由靜態(tài)突然加速，產(chǎn)生較大的瞬時(shí)沖擊扭矩，容易造成機(jī)組及電器設(shè)備的損壞。

1.2 作業(yè)成本高

在埕島油田開發(fā)中，電泵已成為主要采油設(shè)備，海上作業(yè)費(fèi)用高，平均電泵單井作業(yè)費(fèi)用300萬元，是陸地作業(yè)費(fèi)用的10多倍。

2 軟啟動(dòng)技術(shù)的原理

由交流鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的工作原理可知，電機(jī)是以反電勢來平衡外加電壓，而電機(jī)的反電勢隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增加而逐漸增大，也由于反電勢的作用而產(chǎn)生需要的勵(lì)磁電流。電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)之初轉(zhuǎn)速為零，反電勢為零。當(dāng)全壓啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流不受反電勢的約束而突變到額定電流的5倍～6倍。而由軟啟動(dòng)器控制的啟動(dòng)過程是通過同步控制三相交流電的導(dǎo)通角而改變輸出電壓，精確地控制導(dǎo)通角的逐漸變化就可以使輸出電壓逐漸變化。使得電壓逐漸增加，反電勢逐步建立，轉(zhuǎn)速逐步提高，因而也就限制了過大的啟動(dòng)電流，達(dá)到軟啟動(dòng)的目的。同樣，使得電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)速逐步降低，限制了過大的停機(jī)電流，達(dá)到軟停機(jī)的目的。

3 軟啟動(dòng)器的主要優(yōu)點(diǎn)

3.1 軟啟動(dòng)

即電機(jī)工作電壓由零伏無級連續(xù)升到額定值，這使機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的電流，由全壓啟動(dòng)時(shí)的5倍～6倍降低到2倍以下。消除了啟動(dòng)時(shí)大電流對電機(jī)的沖擊，使電機(jī)鐵芯與繞阻之間，繞阻匝之間相對位移減小，對運(yùn)行時(shí)間較長，絕緣已經(jīng)老化的電機(jī)，能有效地延緩絕緣層破損，降低匝間、相間產(chǎn)生短路的概率。

3.2 軟停機(jī)

即電機(jī)工作電壓是由額定值無級連續(xù)降到零伏，因此不存在操作過電壓的問題，避免了傳統(tǒng)停機(jī)3倍左右過電壓對電機(jī)、電纜絕緣的破壞。這對絕緣已相對老化、運(yùn)行時(shí)間相對較長的機(jī)組，可大大降低其損壞率。特別對那些因欠載保護(hù)而頻繁停機(jī)的機(jī)組尤為重要。

3.3 雙系統(tǒng)

控制柜內(nèi)裝有一套旁通裝置，當(dāng)軟啟動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，切換旁通裝置，仍可保證機(jī)組照常運(yùn)行?？刂乒窬哂凶詣?dòng)轉(zhuǎn)換功能。當(dāng)機(jī)組處于非節(jié)能狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，旁通裝置自動(dòng)開啟，軟啟動(dòng)自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)機(jī)組處于節(jié)能狀態(tài)運(yùn)行時(shí)軟啟動(dòng)器自動(dòng)開啟，旁通裝置自動(dòng)關(guān)閉。

3.4 其它

軟啟動(dòng)控制柜由于是平緩升壓，降低了啟動(dòng)電流，避免了機(jī)組轉(zhuǎn)軸由靜態(tài)突然加速所造成的機(jī)械損傷，降低了機(jī)組斷軸的概率；軟啟動(dòng)器配有無源的電阻電容吸收元件，即使電網(wǎng)突然斷電，也可以大幅度地吸收電機(jī)反電勢產(chǎn)生的過電壓，有效保護(hù)電機(jī)及電纜。使電泵軟啟動(dòng)對延緩海上長壽井集中躺井具有無法替代的作用。

4 現(xiàn)場應(yīng)用及效果

4.1 CB11H平臺實(shí)測電流應(yīng)用

2010年2 月，智能軟啟動(dòng)控制柜在埕島油田CB11H井組進(jìn)行了應(yīng)用。實(shí)測啟動(dòng)電流曲線如圖1。實(shí)測軟停機(jī)電流曲線如圖2。

圖1 CB11H-1 井實(shí)測啟動(dòng)電流曲線

圖2 CB11H-1 井實(shí)測軟停機(jī) 電流曲線

經(jīng)現(xiàn)場測試，CB11H-1井的工作電壓1120V,工作電流31A，全壓啟動(dòng)條件下，啟動(dòng)電流為219A，是額定電流的5.61倍，而應(yīng)用智能軟啟動(dòng)控制柜軟啟動(dòng)條件下，啟動(dòng)電流為82A，只有額定電流的2.10倍；正常停機(jī)時(shí)電流最高115A，是額定電流的2.95倍，而應(yīng)用智能軟啟動(dòng)控制柜軟停機(jī)條件下，停機(jī)作高電流為50A，只有額定電?流的1.28倍；從實(shí)測軟啟動(dòng)、軟停機(jī)電流特征曲線圖可以看出，常規(guī)全壓啟動(dòng)、停機(jī)存在舜時(shí)電流沖擊波峰，而智能軟啟動(dòng)、軟停機(jī)升壓、降壓緩慢，不存在明顯的沖擊波峰。電流沖擊很小，真正實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)、軟停機(jī)。保護(hù)了電泵機(jī)組、電纜在開井，停井時(shí)免受沖擊，延長了電泵采油井的壽命，提高了電泵采油井的管理水平。經(jīng)過復(fù)測電泵絕緣降低幅度減小明顯降低，起到了保護(hù)電泵機(jī)組的目的。

5 經(jīng)濟(jì)效益及社會效益

電泵軟啟?？刂萍夹g(shù)在埕島油田的應(yīng)用，有效保護(hù)電機(jī)及電纜，延長了電泵井的生產(chǎn)周期，減少了躺井的發(fā)生。取得了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

1）延長電泵井檢泵周期，從而延長油井連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間，減少停產(chǎn)時(shí)間，提高油田原油產(chǎn)量，同時(shí)也提高了埕島油田的開發(fā)水平；

2）使得電泵的適用范圍增大，逐步實(shí)現(xiàn)了大排量采油；

3）將海上電泵采油技術(shù)提高到一個(gè)新的水平，也為海上油田的開發(fā)提供新的開拓性經(jīng)驗(yàn)。

TE4

A

1674-6708（2011）34-0129-02

張群，工程師，畢業(yè)院校：重慶石油學(xué)校，工作單位：勝利油田海洋采油廠海一生產(chǎn)管理區(qū)，職務(wù)：副經(jīng)理